板桁组合加劲梁悬索桥的超级单元分析法

发布时间：2017-05-29 09:08

  本文关键词：板桁组合加劲梁悬索桥的超级单元分析法，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：板桁组合结构能够提高结构刚度,减轻桥梁恒载,降低工程造价,在悬索桥领域具有广阔的应用前景。板桁组合加劲梁构件较多,采用常规的梁单元和板壳元进行精细化分析,结构的总体自由度数目将会非常大,导致总体刚度矩阵阶数过高,占用很多的内存,耗费大量计算时间。论文开发了一种用于板桁组合加劲梁分析的超级单元,在保证了计算精度的同时,可以降低总体刚度矩阵的阶数、节约内存、减少计算时间。论文的主要内容如下：首先,基于有限元法理论对板壳元进行研究。将8节点Serendipity单元和9节点Heterosis单元组合得到板壳元。此单元为二次等参元,对几何不规则形状适应性强且精度较高。其次,以贵瓮高速清水河大桥的加劲梁节段为模板,通过子结构的方法凝聚生成超级单元。在此基础上,使用C++语言编制出可以实现超级单元凝聚和计算的分析程序,通过算例验证了程序的正确性。研究结果表明超级单元可以明显降低刚度矩阵的阶数,减少内存消耗,在构造重复的大型结构计算方面有明显的优势,适用于板桁组合加劲梁的计算分析。最后,论文提出了一种根据架设过程中加劲梁线形的变化规律,选择合理的刚接时机对梁段进行刚接的优化架设方案。并将编制的超级单元程序与BNLAS结合,对清水河大桥的架设方案进行了计算。计算过程实现了使用超级单元对板桁组合加劲梁悬索桥进行分析,计算结果也显示出超级单元分析法的价值和意义。
【关键词】：悬索桥 板桁组合结构 加劲梁架设 超级单元 子结构法
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U448.25
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.1.1 板桁组合桥梁简介10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 国内外研究的现状11-18
• 1.2.1 板桁组合结构相关研究现状12-15
• 1.2.2 单元刚度凝聚相关研究现状15-18
• 1.3 主要研究内容及要解决的问题18
• 1.4 课题研究的创新性18-19
• 第2章 超级单元法19-44
• 2.1 超级单元法的提出19
• 2.2 超级单元的基本特性19-20
• 2.3 超级单元中的基本有限元理论20-28
• 2.3.1 梁单元21-22
• 2.3.2 平面单元22-25
• 2.3.3 平板单元25-28
• 2.3.4 板壳单元28
• 2.4 等参元在超级单元中的应用28-37
• 2.4.1 等参变换28-30
• 2.4.2 导数之间的变换30-31
• 2.4.3 微元的变换31-32
• 2.4.4 次四边形等参元32-37
• 2.5 超级单元的生成37-43
• 2.5.1 单元的构造方法37-38
• 2.5.2 单元使用环境38-39
• 2.5.3 子结构凝聚39-41
• 2.5.4 单元坐标变换41-43
• 2.6 本章小结43-44
• 第3章 超级单元法的程序编制44-57
• 3.1 程序基本说明44-45
• 3.1.1 程序中的单元类型44
• 3.1.2 程序中的荷载类型44-45
• 3.2 程序编制45-50
• 3.2.1 基本单元刚度矩阵计算45-46
• 3.2.2 超级单元刚度矩阵凝聚46-47
• 3.2.3 等效节点荷载计算及边界条件处理47
• 3.2.4 结构分析47-50
• 3.3 算例验证及结果分析50-56
• 3.3.1 算例150-51
• 3.3.2 算例251-52
• 3.3.3 算例352-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第4章 板桁组合加劲梁悬索桥分析57-74
• 4.1 工程简介57-58
• 4.2 加劲梁架设方法优化58-61
• 4.2.1 原有架设方案58-59
• 4.2.2 优化架设方案59-61
• 4.2.3 两种方案对比61
• 4.3 架设方案计算61-66
• 4.3.1 计算方法61
• 4.3.2 建立模型61-62
• 4.3.3 计算结果62-66
• 4.4 成桥恒载状态计算结果66-70
• 4.4.1 钢梁位移66-67
• 4.4.2 钢梁应力67-70
• 4.5 超级单元法的优势70-72
• 4.6 本章小结72-74
• 第5章 总结74-76
• 5.1 本文研究的主要结论74-75
• 5.2 研究展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士期间参与科研实践项目81-82
• 攻读硕士期间发表论文情况82-83
• 附录83-93

【参考文献】

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本文编号：404569