大跨度斜拉桥几何非线性影响因素及其特性研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文大跨度斜拉桥几何非线性影响因素及其特性研究姓名：胡志坚申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：杨德灿2002.10.1墓坚望三查堂堡主兰垡丝苎——摘要近几十年来，随着桥梁事业的飞速发展、新材料的出现和设计施工技术的不断提高，斜拉桥以其造型优美和独特的结构性能，在全世界范围内已经成为一种成熟的大跨度桥型。与此同时，跨径被不断刷新，跨越能力直逼传统的悬索桥。在跨径即将突破千米大关之时，结构的几何非线性问题亦随跨径的量交引起了某些质的变化，在实际的设计和施工中越来越突出。本文分析了大跨径斜拉桥几何非线性的主要影响因素，包括斜拉索的垂度效应、弯矩与轴向力组合效应和大变

2、形效应，同时对目前斜拉桥几何非线性问题的分析理论和研究水平进行了综述，相应讨论了各非线性影响因素的处理方法，即分别采用等效弹性模量法、引入稳定性函数和实时修正结构的几何位置。在此基础上编制了综合分析程序GNACSB。最后对几种典型实例进行了分析，考查了斜拉桥施工、运营阶段的几何非线性结构特性。通过理论分析和实例计算，本文得出以下结论：1)在恒载作用下，斜拉索的垂度效应是几何非线性的主要来源，组合效应、大变形效应的影响相对较小，若仅仅进行线性分析，则计算所得结果的误差会很大。2)活载作用下，加载方式不同，非线性的影响结果也不～样，其中按全桥满布方式进行加载时受几何非线性的影响最小。3)活

3、载作用下，可以用线性分析的手段对活载进行近似计算，以便减少计算量。4)各非线性因素对结构最终形态确定参数的影响非常小，线性结果与非线性结果相差无几。5)施工阶段倒拆分析时，必须考虑几何非线性的影响，而且必须经过正装与倒拆的反复迭代，才能获得理想的初始状态。关键词：斜拉桥几何非线性垂度稳定函数迭代刚度矩阵茎堡墨三盔兰堡主兰堡丝苎——ABSTRACTWiththequickdevelopmentofbridges，appearanceofnewmaterialandgreatprogressindesignandconstructioninrecentdecades，cable。staye

4、dbridges，bytlleirbeautifulshapesanduniquestructuralqualities，haveenteredintotheirsuI珊itofconstructionintheworld．Atthesametimetherecordsofspansofcabl}stayedbridgeshavebeenrewrittenagainandagain，whichmaycatchupwithsuspensionbridges．Intheotherhandgeometricnonlinearityofstructuresalsomustbeconsidere

5、dinrealprojects，sincetheirspansbecomelargerandlarger,whicharenearto1000m．Geometricnonlinearbehaviorsinlargespancable-stayedbridgeshavebeenanalyzedinthispaper,whichincludethesagofinclinedcablestayscausedbytheirowndeadweight；theinteractionoflargebendingandaxialdeformationinbendingmembers；andthelar

6、gedisplacementseffects．Thenanalyzingtheoriesandresearchinglevelsofgeometricnonlinearproblemsofmodemcable。stayedbridgeshavesummarized．Andmethodsofmodelingcable·stayedbridgesfornOnlinearfiniteelementanalysishavebeendiscussed，whicharetheequivalentmodulusofelasticity,introducingstabilityfunctionsand

7、continuouslymodifyinggeometryofstructure．Theninthisthesissomebasicmethodsforgeometricnonlinearanalysisofcable-stayedbridgeshavealsobeendiscussedandalgorithmofCO-movingcoordinateiterationcombinedincrementalanditerativeapproac