变曲率曲线梁的单元刚度矩阵分析

针对单元刚度矩阵多为隐函数,不便于直接应用的问题,在极坐标系下,假定变曲率曲线梁剪心和形心重合,根据卡氏第二定理,推导了一种显式变曲率曲线梁单元悬臂端柔度矩阵的解析解公式.该公式先将其柔度矩阵退化到经典的形式;再通过求逆运算得到变曲率曲线梁单元悬臂端刚度矩阵;最后根据静力平衡条件与结点位移的任意性获得曲线梁的单元刚度矩阵.以两端固定曲线梁为例,利用MATLAB编程与ANSYS有限元计算结果进行了对比,结果表明:竖向位移和扭转角相差都在5%以内,两者的误差较小,验证了单元刚度矩阵对变曲率曲线梁计算的有效性;矩阵中的元素可用带参数的显函数表达,且所有参数都可直接引用,说明了它的正确性.

变曲率竖曲线梁顶推过程支点标高调整方案确定的单步模数搜索合成法

针对穷举法计算量太大、试算法需要丰富经验的不足,研究变曲率竖曲线梁顶推过程中支点标高调整方案确定的新方法。基于相关假定,给出各支点处梁体强迫位移、顶推过程支点标高(含初始标高、调整后标高)及其调整约束条件等顶推关键要素的数学表达,明确支点初始标高的设置方法。在建立穷举法标高调整向量数学表示及其最优(或较优)标高调整方案寻找流程的基础上,基于先粗后精分级寻优思路提出计算量较穷举法大为减少的两步穷举法。考虑顶推过程支点标高调整方案确定中标高值优化精细程度的工程意义(或者优化标高值工程上的可变动性),提出"标高模数"概念,明确搜索策略,采用"先单倍模数搜索,再最大程度合并"的思路建立单步模数搜索合成法。算例分析比较两步穷举法、单步模数搜索合成法的计算耗时与结果等,明确单步模数搜索合成法是确定变曲率竖曲线梁体顶推支点标高调整方案的较佳方法。

变曲率曲梁的单元等效节点荷载分析

研究目的:变曲率曲线梁在工程中得到广泛的应用,对其进行数值分析时,需建立变曲率曲线梁的单元刚度矩阵和节点荷载矩阵。因跨间集中荷载和均布荷载无法直接参与计算,需将其转换为等效节点荷载。本文主要研究目的是获得变曲率曲线梁跨中集中荷载的等效荷载矩阵。在极坐标系下,依据虚功原理,推导出一端固定的悬臂梁在跨间荷载作用下的悬臂端位移,再依据位移等效和内力等效得到曲梁单元一端的等效节点力,进而根据静力平衡条件得到单元另一端的等效节点力与等效节点荷载矩阵。研究结论:以两端固定的曲线梁在跨间集中荷载作用下为例,利用MATLAB编程与ANSYS有限元计算结果进行了对比,算例中竖向位移和扭转角误差较小,两者相差都在5%以内,得到如下结论:(1)等效节点荷载矩阵是正确的,验证了对变曲率曲线梁计算的有效性;(2)等效节点荷载矩阵的元素可用带参数的显函数表达,且所有参数都可直接引用;(3)推导的变曲率曲梁等效节点荷载矩阵可用于含等曲率梁的杆系结构的有限元分析。

变曲率竖曲线钢箱梁顶推过程受力分析

以泸州沱江四桥变曲率竖曲线钢箱梁顶推施工为背景,基于单步模数搜索合成法确定的标高调整方案,采用通用有限元软件ANSYS建立钢箱梁顶推全过程杆系模型,对顶推过程中梁体与支墩的受力状态及其对标高调整量误差的敏感性进行分析,研究大跨度变曲率竖曲线钢箱梁顶推过程受力特性。结果表明,钢箱梁顶推过程中,结构的各项受力指标未超过限值,滑道标高调整方案可行,顶推全过程结构受力安全;支点反力对标高调整量很敏感,滑道标高的调整精度宜控制在5 mm以内;当调整工况中出现多个位置同时调整时,各支点调整应分级同步进行。

大跨度变曲率竖曲线钢箱梁顶推施工控制技术研究

针对变曲率竖曲线钢箱梁顶推施工过程中受力复杂、难于控制的特点,提出此类钢梁顶推施工的控制原则。根据邵阳市桂花大桥钢箱梁顶推施工的特点,提出"旋转-容限"控制方法,用于指导钢箱梁在顶推过程中的线型控制和节段拼装,成功解决了施工过程中遇到的困难,保障了施工的安全和质量。