用于主纜計算的曲梁單元基本力學(xué)方程的研究.pdf

1、目前用于懸索橋主纜有限元分析的單元均假定主纜的彎曲剛度影響很小而不予考慮。而實際上在主纜完成空纜架設(shè)并經(jīng)纏繞和安裝索夾等裝置后，顯然主纜的彎曲剛度是真實存在的。特別對于大跨度懸索橋來說，由于必須采用大直徑主纜，彎曲剛度的影響就更加突出。因此，無論是直桿單元，還是索單元都不能全面真實反映主纜的力學(xué)特性，而且普遍存在著計算精度或者計算效率等方面的問題，致使適用性應(yīng)該受到限制。
　　本文提出了建立用于主纜計算分析的曲梁單元。由于曲梁單元

2、考慮了主纜實際存在的彎曲剛度的影響，全面反映了主纜的特點，其計算精度將高于目前使用的其他單元。而且曲梁單元剛度矩陣是顯式表達的，克服了懸鏈線索單元因剛度矩陣是隱式表達，需要做單元層次上的迭代而造成計算效率降低的缺點，在保證精度的情況下大大提高了計算的效率，所以對于大跨度懸索橋的計算分析將尤為適用。然而由于空間曲梁力學(xué)特性非常復(fù)雜，導(dǎo)致目前尚缺乏對曲梁的復(fù)雜特性進行全面、精確的分析，使其的應(yīng)用受到較大的限制。主要研究內(nèi)容包括：⑴通過簡單的

3、試驗來檢驗考慮主纜彎曲剛度后對大跨度懸索橋具體的影響，并針對試驗進行相應(yīng)的理論分析，從客觀角度說明建立用于主纜計算分析的曲梁單元的正確性和必要性。⑵由于曲梁力學(xué)行為的復(fù)雜性，使得目前曲梁的分析并不完善。因此需要通過嚴密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，建立曲梁精確的幾何方程，即任意空間曲梁大變形（包括大轉(zhuǎn)角）下的幾何關(guān)系。⑶針對主纜的具體特點，給出用于主纜計算的空間曲梁的彈性力學(xué)方程，包括幾何方程，平衡方程，虛功方程。最后，從廣義Hooke本構(gòu)關(guān)系出發(fā)，推導(dǎo)