高度超静定斜拉桥的非线性分析研究
1.摘要
一个拉索高度超静定的斜拉桥的非线性分析比较在研究中被实行。 包括桥的几何学和预应力分配的初始形状是使用双重迭代的方法决定的,也就是,一个平衡迭代和一个形状迭代。对于开始的形状分析，一个线性和一个非线性计算程序被建立。以前斜拉桥所有非线性被忽视，而且形状迭代是不考虑平衡而实行的。后来桥的所有非线性被考虑到，而且平衡和形状的重复都实行了。基于收敛于一点的起始形状由不同的程序决定,自振频率和震动模态也被详细地研究。数字的结果表明收敛于一点的起始形状能由二个环的重复方法快速地得到,合理的起始形状能由线性的计算程序决定，而且那样许多计算工作将被节省。在由线性的和非线性计算程序决定的结果之间的几何学和预应力分配中只有很小的不同。然而，对于自振频率和震动模态的分析来说，基本的频率和震动模态将会有显著的不同，而且斜拉桥反应的非线性只出现在由非线性计算得到的初始形状的基础之上的模态中。(毕业设计)
2.序言
在过去的三十年中斜拉桥分析和建筑中取得了飞速的进步。进步主要是由于计算机技术的领域发展,高强度的钢拉索,正交异性钢板和建筑技术产生的。既然第一座现代的斜拉桥1955年在瑞典被建造，他们的名声在全世界得到快速地增长。因为它的直立美学的外观，经济原因和便于直立，斜拉桥被认为是跨径范围从200m到大约1000m的最合适的建筑类型。 世界上现在最长的斜拉桥是日本的横跨岛海、连接本州四国的多多罗桥。多多罗斜拉桥在1999年5月1日被开通，它有890m的一个中央跨径和1480m的总跨度。一座斜拉桥由三个主要的成分所组成，也就是主梁、索塔和斜拉索。主梁在沿纵向方向由拉索弹性支撑以使主梁能跨越一个更长的距离而不需要中间桥墩。主梁的永久荷载和车辆荷载通过拉索传递给索塔。很大的拉力存在于拉索中减小了索塔中大部分和梁的一部分压力。 斜拉桥的非线性的来源主要地包括拉索下垂,梁柱的偏压和大的偏转效应。因为在未施加活载前拉索中存在高度预应力，斜拉桥的初始形状和预应力由每条拉索决定。他们不能够被独立地看成是传统的钢或者是高强混凝土桥。因此开始的形状必须被在桥的分析之前正确的决定。只有基于正确的起始形状才能得到一个正确的偏转和震动分析。这篇论文的目的要提供一个高度冗余的斜拉桥的非线性分析的比较，桥的开始形状将会由线性和非线性计算程序迭代来决定。基于开始的形状计算,桥的震动频率和模态被确定。
Study on nonlinear analysis of a highly redundant cable-stayed bridge
1．Abstract
A comparison on nonlinear analysis of a highly redundant cable-stayed bridge is performed in the study. The initial shapes including geometry and prestress distribution of the bridge are determined by using a two-loop iteration method, i.e., an equilibrium iteration loop and a shape iteration loop. For the initial shape analysis a linear and a nonlinear computation procedure are set up. In the former all nonlinearities of cable-stayed bridges are disregarded, and the shape iteration is carried out without considering equilibrium. In the latter all nonlinearities of the bridges are taken into consideration and both the equilibrium and the shape iteration are carried out. Based on the convergent initial shapes determined by the different procedures, the natural frequencies and vibration modes are then examined in details. Numerical results show that a convergent initial shape can be found rapidly by the two-loop iteration method, a reasonable initial shape can be determined by using the linear computation procedure, and a lot of computation efforts can thus be saved. There are only small differences in geometry and prestress distribution between the results determined by linear and nonlinear computation procedures. However, for the analysis of natural frequency and vibration modes, significant differences in the fundamental frequencies and vibration modes will occur, and the nonlinearities of the cable-stayed bridge response appear only in the modes determined on basis of the initial shape found by the nonlinear computation.
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