基于平面梁单元的几何非线性分阶段成形平衡方程-论文.pdf

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1、桥梁建设2014年第44卷第4期(总第227期)BridgeConstruetion，Vo1．44，No．4，2014(TotallyNo．227)45文章编号：1003—4722(2014)04—0045—05基于平面梁单元的几何非线性分阶段成形平衡方程苑仁安，秦顺全。，王帆，但启联(1．西南交通大学土木工程学院，四川成都610031；2．中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北武汉430056；3．中铁大桥局集团有限公司，湖北武汉430050)摘要：为探讨几何非线性条件下基于平面梁单元分阶段成形结构最终

2、状态的影响因素，结合其成形特点，以结构的无应力状态为分析起点计算结构系统的总势能，根据最小势能原理，建立结构分阶段成形时不考虑其成形过程的力学平衡方程，获得结构最终状态与平面梁单元无应力状态量的关系，在全量列式平衡方程的基础上，推导出增量列式求解方程，并通过算例说明平衡方程的应用。对计算结果和平衡方程的分析表明：对于由梁单元组成的分阶段成形结构，3'-结构体系、外荷载和边界条件一定时，即使在考虑结构几何非线性效应的前提下，其最终状态的确定只与梁单元的无应力长度和无应力曲率有关，与其成形过程无关。关键词：

3、平面梁单元；分阶段成形；结构最终状态；无应力状态量；几何非线性；平衡方程中图分类号：U441文献标志码：AEquilibriumEquationforGeometricNonlinearityofStructureFormedinStagesBasedonPlaneBearnElementsYUANRen—an～，QINShun-quan～，WANGFan，DANQi—lian(1．SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu6

4、10031，China；2．ChinaRailwayMajorBridgeReconnaissance&DesignGroupCo．，Ltd．，Wuhan430056，China：3．ChinaRailwayMajorBridgeEngineeringGroupCo．，Ltd．，Wuhan430050，China)Abstract：Tostudythefactorshavinginfluenceonthefinalstateofthestructureformedinstagesbasedonthepl

5、anebeamelementsundertheconditionofgeometricnonlinearityandinthelightoftheformationcharacteristicsofthestructure。theunstressedstateofthestructureistakenasthestartingpointofanalysisandthetotalpotentialenergyofthestructuralsystemiscalculated．Ontheprincipleo

6、ftheminimumpotentialenergy，themechanicalequilibriumequa—tionthatdosenotconsidertheformationprocessofthestructureatthetimethestructureiSformedinstagesiSestablishedandtherelationshipbetweenthefina1stateofthestructureandtheunstressedstateamountsoftheplanebe

7、amelementsisobtained．Onthebasisofthetotalcolumnequilibriumequation，theincrementcolumnsolvingequationisderivedandtheapplicationoftheequilibriumequationisillustratedbywayofcalculationexamples．Theanalysisofthecalculationresultsandtheequilibriumequationdemon

8、stratesthatforthestructuremadeupofthebeamele—mentsandformedinstages，whenthestructuralsystem，externalloadsandboundaryconditionsaregiven，thedeterminationofthefinalstateofthestructureisrelevanttotheunstressedlengthandunstress