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《大跨度橋梁非線性靜力抗風(fēng)研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、第1卷 第4期廣州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.1No142002年 7月JOURNALOFGUANGZHOUUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)July2002文章編號:1671-4229(2002)04-0063-05大跨度橋梁非線性靜力抗風(fēng)研究112周 穎,禹奇才,曹映泓(1.廣州大學(xué)土木工程學(xué)院,廣東廣州 510405;2.廣東省路橋建設(shè)發(fā)展公司,廣東廣州 510635)摘 要:在傳統(tǒng)的橋梁風(fēng)荷載計算理論的基礎(chǔ)上,考慮到大跨度懸索橋的非線性特點,提出了大跨度懸索橋在風(fēng)荷載作用下的非線性靜力失穩(wěn)理論,推導(dǎo)了適合計算的非線性剛度矩陣,并開發(fā)了大
2、跨度橋梁的非線性靜力抗風(fēng)計算程序,通過了實例分析驗證.根據(jù)該理論分析和計算,本文對大跨度懸索橋的靜力抗風(fēng)研究提出了新的思路和建議.關(guān)鍵詞:橋梁;風(fēng)荷載;非線性;穩(wěn)定+中圖分類號:TU973.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 長期以來,在橋梁工程的設(shè)計中都沒有充分重方向,通常用風(fēng)洞試驗測得的靜力3分力系數(shù)來表視風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用.歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)過不少因空氣示.按此規(guī)律變化的風(fēng)荷載可能引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)狀[1]靜、動力荷載作用引發(fā)的橋梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故.經(jīng)過態(tài)為橫向側(cè)傾失穩(wěn)或扭轉(zhuǎn)發(fā)散.如前所述,大跨近半個世紀(jì)的研究實踐,目前已經(jīng)具備了解決超大度懸索橋的結(jié)構(gòu)行為始終是非線性的.不僅隨著橋跨徑橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致
3、動力失穩(wěn)問題的方法和手段.由梁跨度的增大,結(jié)構(gòu)的幾何非線性會越來越顯著,于一般大跨徑懸索橋的動力失穩(wěn)(主要是顫振)臨而且風(fēng)荷載也隨結(jié)構(gòu)變位而呈現(xiàn)非線性特征(氣動界風(fēng)速都低于靜力失穩(wěn)臨界風(fēng)速,大跨徑懸索橋的非線性).也就是說,靜力3分力系數(shù)是結(jié)構(gòu)變位的[2]空氣靜力失穩(wěn)問題一直未引起各國橋梁界的足夠函數(shù).影響風(fēng)荷載的結(jié)構(gòu)變位主要是主梁的扭轉(zhuǎn)重視.與動力失穩(wěn)相比,靜力失穩(wěn)發(fā)生前沒有任何角,因此考慮扭轉(zhuǎn)角影響的靜力3分力公式為2先兆,突發(fā)性強(qiáng),因而破壞性更大.PH=1/2ρVdCH(α)D隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,修建跨度P=1/2ρV2CVdV(α)B(1)2000m以上或更大跨
4、度的跨海懸索橋的工作勢在22PM=1/2ρVdCM(α)B必行.而開展大跨度懸索橋在靜力風(fēng)荷載作用下的 其中,ρ為空氣密度,D、B分別為梁截面的高承載力和穩(wěn)定分析則顯得尤為重要.本文在廣州市度和寬度,CH(α)、CV(α)、CM(α)分別為風(fēng)荷載在建委科技基金項目“大跨度橋梁非線性靜力分析”橫向、豎向和扭轉(zhuǎn)方向的分力系數(shù).按(1)式規(guī)律變的資助下對該問題進(jìn)行了初步研究,建立了大跨度化的風(fēng)荷載可能引起橋梁發(fā)生一種新的失穩(wěn)形式,懸索橋非線性靜風(fēng)失穩(wěn)理論并通過程序進(jìn)行了驗即彎扭耦合失穩(wěn).證.運(yùn)用本文的理論對大跨度懸索橋進(jìn)行研究的結(jié)1.2 靜風(fēng)穩(wěn)定理論果表明,大跨度橋梁的靜力抗風(fēng)問題
5、不容忽視,對通常穩(wěn)定問題可以分為壓屈失穩(wěn)和壓潰失穩(wěn)于重要的橋梁,應(yīng)進(jìn)行非線性靜風(fēng)穩(wěn)定性驗算.兩個類型.其中,壓屈失穩(wěn)屬于特征值問題,可以通過求解特征值的方法計算.壓潰失穩(wěn)屬于極值問1 非線性靜風(fēng)穩(wěn)定理論題,可以通過求解極值的方法計算.由于計算橋梁的非線性靜風(fēng)失穩(wěn)需要考慮結(jié)構(gòu)的初始應(yīng)力,因此1.1 風(fēng)荷載描述按廣義特征值問題求解靜力失穩(wěn)臨界風(fēng)速有一定 風(fēng)對橋梁的作用力分為豎向、橫向和扭轉(zhuǎn)3個的困難.因此,應(yīng)該按極值問題求解.收稿日期:2002-01-11基金項目:廣州市建委科技基金項目“大跨度橋梁非線性靜力分析”資助(96HJ0209)作者簡介:周 穎(1970-),女,副教授
6、,博士后;主要研究方向:工程結(jié)構(gòu)分析及橋梁結(jié)構(gòu)測試,橋梁電算網(wǎng)絡(luò)教學(xué).?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.64 廣州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) 第1卷 針對大跨度懸索橋非線性靜風(fēng)這一特殊的極論所得臨界風(fēng)速不夠準(zhǔn)確.值問題,利用有限元理論進(jìn)行計算的方法可以歸結(jié)為求解如下形式的線性增量平衡方程組.2 非線性靜風(fēng)穩(wěn)定算法(K0+Kσj-1)·{Δδj}={Fj(αj)}-{Fj-1(αj-1)}(2)式中Kσ———第j-1步狀態(tài)時,由恒載及風(fēng)20世紀(jì)70年代
7、以來,有限元法的出現(xiàn)與成j-1載共同作用引起的單元內(nèi)力形成的幾何剛度矩陣;熟,使結(jié)構(gòu)分析技術(shù)獲得了重大發(fā)展,許多大型通Fj(αj)———相應(yīng)第j步有效攻角αj的風(fēng)載;用有限元程序相繼開發(fā)成功,如ADINA、ANSYS、Fj-1(αj-1)———相應(yīng)第j-1步有效攻角αj-1ASKA、NON-SAP、NASTRAN、MARC等綜合程序系的風(fēng)載.統(tǒng).這些程序均具備非線性計算功能,但靜風(fēng)荷載的計算都是簡單地按常量荷載來處理,無法準(zhǔn)確描述靜風(fēng)荷載的非線性特征,在空氣靜力穩(wěn)定性分析方面也無能為力.為了
