现代悬索桥静力非线性理论与实践PDF电子书下载

第1章 绪论 1

第2章 悬索桥及其计算理论的发展 4

2.1 悬索桥的历史与发展 4

2.1.1 悬索桥的组成 4

2.1.2 地锚式悬索桥的发展 5

2.1.3 自锚式悬索桥的发展 20

2.1.4 悬索桥展望 27

2.2 悬索桥静力分析的弹性理论、挠度理论与非线性杆系有限元理论 34

2.2.1 悬索桥“弹性理论”简介 34

2.2.2 悬索桥“挠度理论”简介 36

2.2.3 悬索桥“非线性杆系有限元分析法”简介 37

2.3 悬索桥计算理论研究的现状与动态 38

2.3.1 悬索桥设计计算概述 38

2.3.2 国内外研究现状与动态分析 39

2.4 存在的主要问题 42

本章参考文献 42

第3章 平面缆索悬索桥数值解析法的基本方程与主缆找形 49

3.1 分段悬链线理论的基本方程 49

3.1.1 基本假定 49

3.1.2 索段分析 50

3.1.3 索段状态方程性质的讨论 51

3.1.4 有集中外荷载作用下的悬索分析 53

3.2 主缆系统找形的总体思路和计算流程 54

3.3 考虑索鞍切点位置修正的约束条件 57

3.4 设计基准温度成桥状态主跨找形的迭代算法 58

3.4.1 主缆始端索力迭代初值参考值的确定——传统抛物线理论 59

3.4.2 单跨主缆的线形变化刚度 60

3.4.3 新的主缆始端索力迭代值确定的牛顿下山法 61

3.4.4 主跨找形的迭代算法与步骤 61

3.5 设计基准温度成桥状态边跨找形的迭代算法 64

3.5.1 单跨主缆的竖向变形形式刚度 64

3.5.2 边跨找形的迭代算法与步骤 66

3.6 设计基准温度成桥状态锚跨找形的迭代算法 67

3.6.1 一端为摆柱式散索鞍锚跨找形的迭代算法 67

3.6.2 一端为滚动式散索鞍锚跨找形的迭代算法 69

3.6.3 已知一端张力的锚跨找形迭代算法 69

3.7 其他温度状态及设计基准温度空缆状态的找形迭代算法 70

3.7.1 鞍槽上不动点的位置和鞍座两侧索段的无应力索长 70

3.7.2 鞍座位置已知的各跨主缆找形迭代算法 70

3.7.3 设计基准温度空缆状态鞍座预偏量与各跨找形的迭代算法 71

3.8 索股架设线形计算 72

3.8.1 索股架设调整的施工程序 72

3.8.2 参考状态索股架设线形与索夹放样计算 72

3.8.3 基准索股及猫道承重索股调索计算的简便方法 73

3.9 本章小结 81

本章参考文献 81

第4章 平面缆索悬索桥鞍座设计位置确定的分离计算法 83

4.1 计算模型及计算公式 84

4.1.1 计算模型 84

4.1.2 计算公式的推导 84

4.2 牛顿—拉斐森迭代算法及约束条件 86

4.2.1 牛顿—拉斐森迭代算法 86

4.2.2 雅可比矩阵的推导 87

4.2.3 初值x0的计算 88

4.2.4 约束条件的确定 89

4.3 理论顶点两种定义下索鞍位置计算结果比较与近似算法 90

4.4 本章小结 91

本章参考文献 91

第5章 空间缆索悬索桥数值解析法的基本方程与索鞍设计位置的确定理论与方法 93

5.1 引言 93

5.2 空间缆索悬索桥数值解析法的基本方程 95

5.3 倾斜母线索鞍设计位置的确定理论与方法 97

5.3.1 计算模型与计算公式 97

5.3.2 牛顿—拉斐森迭代法及约束条件 99

5.3.3 索鞍顶部主缆形状长度s及无应力索长s0的计算 102

5.3.4 实桥应用 103

5.3.5 本节结论 103

5.4 水平母线索鞍设计位置的确定理论与方法 104

5.4.1 计算模型 104

5.4.2 计算公式 105

5.4.3 求解过程 106

5.4.4 算例分析 109

5.4.5 本节结论 109

5.5 本章小结 110

本章参考文献 110

第6章 悬索桥非线性有限元精细分析的基本理论 112

6.1 悬索桥有限元法求解的总体思路和方法 112

6.1.1 本书有限元法研究问题的范围 112

6.1.2 非线性结构的平衡状态和有限元法的基本方程 113

6.1.3 非线性有限元基本方程（平衡状态）的求解方法 114

6.1.4 边界条件的处理与鞍座顶推的模拟 117

6.1.5 悬索桥有限元法的单元类型 119

6.2 各类平面梁单元的杆端抗力与切线刚度矩阵 120

6.2.1 普通梁单元的CR列式法与杆端抗力 120

6.2.2 普通梁单元的切线刚度矩阵——Saanfan＆Brotton理论 123

6.2.3 两端带刚臂的梁单元的杆端抗力 125

6.2.4 两端带刚臂的梁单元的切线刚度矩阵 126

6.2.5 单向受力梁单元的杆端抗力 127

6.2.6 单向受力梁单元的切线刚度矩阵 127

6.3 平面滚动式支承单元的杆端抗力与切线刚度矩阵 128

6.3.1 滚动式支承单元杆端抗力的求解 128

6.3.2 滚动式支承单元的切线刚度矩阵 133

6.4 平面索单元的杆端抗力与切线刚度矩阵 134

6.4.1 非张拉或者调索的索单元杆端抗力 134

6.4.2 正在张拉或者调索的索单元杆端抗力 137

6.4.3 索单元的切线刚度矩阵 139

6.5 平面杆系节点荷载向量的求解 139

6.6 分阶段成形结构有限元求解特点的说明 141

6.7 悬索桥非线性空间杆系有限元理论要点 141

6.7.1 刚体位移欧拉定理与有限转动正确表达——Euler-Rodrigues公式 141

6.7.2 空间梁单元CR列式法坐标系的定义与计算 145

6.7.3 空间梁单元CR列式法杆端变形的计算 147

6.7.4 空间梁单元CR列式法的杆端抗力 149

6.7.5 空间梁单元的切线刚度矩阵 152

6.7.6 空间梁单元坐标系与整体坐标系的转换矩阵 155

6.7.7 空间索单元的杆端抗力 156

6.7.8 空间索单元的切线刚度矩阵 156

6.8 本章小结 158

本章参考文献 158

第7章 组合截面时变效应的计算原理 161

7.1 组合截面收缩徐变效应非线性分析的原理 161

7.1.1 研究对象与基本假定 161

7.1.2 初应变法 162

7.1.3 二次组合截面的受力分配 163

7.1.4 徐变系数和徐变变形计算递推公式 163

7.1.5 组合截面收缩效应的计算原理 166

7.1.6 组合截面徐变效应计算原理 168

7.2 组合截面温变效应计算原理 179

7.2.1 温变对结构的影响 179

7.2.2 静定基本结构上温变自应力的计算 180

7.2.3 CR列式法梁单元温变初位移的计算 180

7.3 组合截面时变效应分析的矩阵位移法的计算步骤 182

7.4 本章小结 182

本章参考文献 182

第8章 复杂悬索桥合理成桥状态确定及其科学实现的理论与方法 184

8.1 自锚式空间主缆悬索桥合理成桥状态确定的理论与方法 184

8.1.1 概述 184

8.1.2 吊索成桥状态合理竖向力 186

8.1.3 主缆成桥状态 186

8.1.4 吊索成桥状态横向水平分力 191

8.1.5 实桥应用 192

8.2 自锚式平面主缆和地锚式空间主缆悬索桥合理成桥状态确定特点 193

8.3 自锚式悬索桥与自锚式组合索桥体系转换方案确定的总体思路与原则 194

8.3.1 概述 194

8.3.2 体系转换方案确定的总体思路 194

8.3.3 体系转换方案确定的原则 194

8.3.4 多座典型自锚式悬索桥的吊索张拉与体系转换 196

8.4 三塔中跨斜拉—边跨悬吊自锚式组合索桥合理成桥与合理施工状态确定的合二为一法 233

8.4.1 工程背景——陕西汉中龙岗大桥设计概况 233

8.4.2 组合索桥的设计与分析特点 239

8.4.3 合理成桥与合理施工状态确定的合二为一法 240

8.4.4 陕西汉中龙岗大桥的合理成桥状态与合理施工状态 242

8.5 本章小结 256

本章参考文献 256

第9章 主缆找形与悬索桥计算的软件开发 259

9.1 基于分段悬链线理论的主缆找形计算软件的开发 259

9.1.1 平面主缆找形计算软件的开发 259

9.1.2 空间主缆找形计算软件的开发 268

9.2 基于解析法与有限元法相结合的悬索桥软件开发 277

9.2.1 需求分析与编程思路 277

9.2.2 软件功能与特点 280

9.2.3 用户手册的设计 280

9.2.4 软件考证 281

9.3 本章小结 284

本章参考文献 285

本章附录 287

附录A 平面主缆找形用户数据文件格式 287

附录B 空间主缆找形用户数据文件格式 291

附录C 基于解析法与有限元法结合的悬索桥平面杆系计算软件用户数据文件格式 294

第10章 基于大型通用软件及其二次开发的悬索桥成桥状态与施工过程分析 318

10.1 基于大型通用软件的悬索桥成桥状态及施工过程分析 318

10.1.1 悬索桥关键构件的模拟方法 319

10.1.2 悬索桥关键计算内容的实施方法 321

10.1.3 悬索桥关键结果的后处理方法 322

10.1.4 实桥应用 323

10.2 基于ANSYS二次开发的悬索桥主缆与索鞍切点自动修正方法 324

10.2.1 主索鞍及主缆的ANSYS模拟 324

10.2.2 ANSYS二次开发实现主缆与主索鞍切点自动修正的方法与原理 326

10.2.3 实桥应用 329

10.3 本章小结 330

本章参考文献 330

第11章 梁体顶推施工控制计算理论与方法 332

11.1 顶推梁体整体受力分析的解析法及各支点处弯矩 332

11.1.1 顶推过程导梁—主梁模型的三弯矩方程及其各支点处弯矩的变化规律 332

11.1.2 支点竖向位移引起的顶推梁各支点处弯矩 338

11.1.3 支点脱空引起的各支点处弯矩与脱空条件 340

11.2 顶推梁体整体受力分析的通用有限元方法 342

11.2.1 整体计算思路 342

11.2.2 单元选取 343

11.2.3 支点位移的模拟 344

11.2.4 工况选取 346

11.2.5 主要结果 346

11.3 顶推钢箱梁无应力构形自适应控制的相位变换法 346

11.3.1 基本假定 347

11.3.2 梁体的线形描述及其理论无应力线形确定 348

11.3.3 顶推钢梁各梁段制造构形的确定 348

11.3.4 顶推梁体理论无应力构形自适应控制的相位变换法 350

11.3.5 工程应用实例 353

11.4 变曲率竖曲线钢箱梁顶推过程支点高程调整的优化理论与方法 357

11.4.1 变曲率竖曲线钢箱梁顶推面临的难点 357

11.4.2 变曲率竖曲线钢箱梁顶推解决的措施 358

11.4.3 支点高程调整优化问题的基本假定与顶推计算模型 360

11.4.4 支点高程调整优化问题的描述 362

11.4.5 支点高程调整的优化方法 364

11.4.6 支点高程调整的优化算例 372

11.5 本章小结 379

本章参考文献 379

附录 本书理论与方法应用的典型桥梁照片 383