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信江大桥主塔稳定性分析

作　者: 梁治中
导　师: 杨吉新
学　校: 武汉理工大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 临界荷载特征值屈曲分析非线性弹性模量
分类号: U41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 34次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,人们对江海资源利用的增加,各种型式的桥梁增多,尤其是斜拉桥。随着跨度的不断增大,斜拉桥主塔的高度也越来越高。因此,斜拉桥的主塔稳定性也越来越重要,对高塔斜拉桥的稳定性研究有利于建造更高的主塔,更大跨径的斜拉桥。本文讨论了结构的失稳问题以及稳定问题的研究方法,介绍了结构特征值屈曲分析以及非线性屈曲分析的发展概况。本文通过对有限元理论的介绍,确定了ANSYS特征值屈曲分析的理论基础,并提出几种计算特征值的方法。其中,对ANYSY特征值屈曲分析的分析过程也作了简单的介绍。文章以信江大桥主塔为工程背景,通过建立主塔的3维实体模型,进行特征值屈曲分析。在对模型的计算过程中,发现采用不同弹性模量的模型计算的结果之间差别较大。因此,弹性模量对临界荷载影响较大。在介绍非线性分析的步骤和过程中,通过对主塔的特征值屈曲分析,确定非线性分析的基础。以特征值屈曲分析的屈曲荷载作为非线性分析的施加荷载,通过弧长法进行分析,得到非线性分析的屈曲荷载比特征值屈曲分析的屈曲荷载要大。比较两种计算方法,非线性屈曲分析较特征值屈曲分析的难度大,对计算机的要求比较高,尤其是对于复杂模型。两者的分析结果与实际的斜拉索力进行比较,可知信江大桥安全系数是非常高的。通过对比,本文给出了可供工程设计借鉴的一些结论,同时对研究中有待解决的问题进行了讨论。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 引言  9
  1.2 研究目的及意义  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-18
    1.3.1 结构失稳研究  10-12
    1.3.2 结构稳定方法研究  12-15
    1.3.3 非线性稳定研究概况  15-18
  1.4 本文主要研究内容  18-20
第2章 ANSYS在屈曲荷载分析方面的应用  20-30
  2.1 有限元法简介  20-21
    2.1.1 有限元法的基本思想  20-21
    2.1.2 有限元法的特点  21
  2.2 ANSYS建模理论基础  21-30
    2.2.1 ANSYS的基本介绍  21-22
    2.2.2 弹性稳定分析  22-24
    2.2.3 弹塑性稳定分析  24-26
    2.2.4 有限元理论  26-28
    2.2.5 特征值屈曲分析的步骤  28-30
第3章主塔特征值屈曲分析  30-44
  3.1 工程概况  30-32
    3.1.1 主塔设计  30-31
    3.1.2 钢锚箱设计  31-32
  3.2 计算模型建立  32-38
    3.2.1 单元类型、布尔运算介绍  32-34
    3.2.2 平面模型建立  34-35
    3.2.3 立体模型建立  35-36
    3.2.4 钢锚箱建立  36-37
    3.2.5 斜拉索  37-38
    3.2.6 单元网格划分  38
  3.3 计算结果分析  38-43
    3.3.1 屈曲系数分析  38-40
    3.3.2 失稳模态分析  40-43
  3.4 本章小结  43-44
第4章主塔非线性稳定分析  44-67
  4.1 主塔结构的几何非线性理论  44-57
    4.1.1 概述  44
    4.1.2 主塔结构的几何非线性问题  44-46
    4.1.3 主塔结构的几何非线性分析的有限元方法  46-53
    4.1.4 非线性方程组的求解  53-57
  4.2 ANSYS结构非线性  57-63
    4.2.1 基本概念  57-60
    4.2.2 几何非线性分析  60-63
  4.3 主塔非线性ANSYS计算  63-66
    4.3.1 SOLID65单元介绍  63-64
    4.3.2 主塔非线性屈曲与全过程分析  64
    4.3.3 引入初始缺陷的结合非线性稳定分析  64-66
  4.4 本章小结  66-67
第5章总结与展望  67-69
  5.1 全文总结  67
  5.2 展望  67-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间发表论文  74
攻读硕士学位期间参加的项目  74

信江大桥主塔稳定性分析

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