非協(xié)調(diào)板殼元理論研究及在橋梁分析中的應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜，簡(jiǎn)化分析方法已不能完全滿足橋梁結(jié)構(gòu)分析的要求，有必要對(duì)全橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)分析。本文針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)精細(xì)化分析的計(jì)算精度和求解效率，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)分析理論中的數(shù)值方法做了研究，并用于實(shí)橋的結(jié)構(gòu)分析。 在八節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體等參元基礎(chǔ)上，將板理論基本假定引入彈性應(yīng)力應(yīng)變矩陣，并為局部坐標(biāo)系下的撓度位移分量附加非協(xié)調(diào)位移，構(gòu)造了非協(xié)調(diào)實(shí)體退化板單元。采用分域積分方法使單元可考慮普通鋼筋的加強(qiáng)作用。單元厚薄通用，可用于正交異性

2、鋼橋面鋪裝層分析。 通過對(duì)板的法向位移沿板厚方向的二次插值，構(gòu)造了采用完全三維本構(gòu)關(guān)系，可考慮結(jié)構(gòu)三維應(yīng)力狀態(tài)的實(shí)體板元，單元可用于混凝土箱梁各構(gòu)件的法向應(yīng)力分析。為確保不規(guī)則單元通過分片檢驗(yàn)，推導(dǎo)了顯式表達(dá)的高階非協(xié)調(diào)位移模式修正項(xiàng)。并且，通過為板元面內(nèi)位移分量附加非協(xié)調(diào)位移，構(gòu)造了適合箱形復(fù)雜截面橋梁分析的非協(xié)調(diào)殼元，使箱梁橋結(jié)構(gòu)分析更加簡(jiǎn)單、高效。 為提高計(jì)算效率，基于非協(xié)調(diào)板殼元構(gòu)造了可以大規(guī)?？s減計(jì)算量的組合單

3、元。通過為組合單元各子域分別附加前文殼元的非協(xié)調(diào)位移模式反映單元內(nèi)各構(gòu)件的變形，并在子域內(nèi)確保組合單元通過分片檢驗(yàn)。組合單元允許一個(gè)單元內(nèi)含有不同的材料和構(gòu)件，對(duì)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁分析十分有效。 基于廣義Maxwell粘彈性模型，對(duì)混凝土橋梁長期荷載作用下的徐變效應(yīng)進(jìn)行研究，并采用引入廣義Maxwell粘彈性模型的組合單元研究了鋼-混凝土組合截面橋梁的長期受力性能。 最后，將組合單元用于杭州文暉斜拉橋的動(dòng)力特性分析，