考虑摩阻效应的大行程滑移支座非线性耦合分析

摘要：

为解决大跨结构支座类构件在其接触面发生特大相对滑移情况下的边界非线性与结构整体几何非线性耦合效应分析问题,基于平面杆系结构有限元分析理论,提出适用于考虑动、静摩阻力的大行程滑移支座全过程受力及变形特性非线性解决方法.完善可精确考虑轴力、弯矩耦合效应的基于随动坐标系下总体拉格朗日列式(CR-TL)的全量梁柱理论,使其适用于一般结构大位移条件下的快速几何非线性分析;采用双单元模式建立滑移支座非线性计算模型,优化适合动、静摩擦因数的滑动-停止判别条件;利用动态单元法、动态刚臂单元法及修正的主从节点法考虑大行程滑移支座滑动模拟过程中的支座斜置现象;建立符合支座滑动全过程受力特性的梁柱理论计算模式,并提出与之相适应的求解非线性方程的变刚度法,以及适应多支座体系协同工作模式的内部折减系数法.研究结果表明:利用CR-TL全量梁柱理论进行大跨斜拉桥结构施工全过程分析时,在相同计算精度水平下,其计算效率可提高30％;当采用不同支座模拟方式时,完全滑动及带摩阻力滑动条件下的单支座与双支座刚架结构位移计算结果相差可达44％～55％;在车辆荷载作用下,大跨斜拉桥结构主梁纵向位移及索塔偏位差达到10 cm级别,显著改变了结构的响应特征,提出的理论能够实现对同类工程问题的精细分析.

关键词：桥梁工程、几何非线性、边界非线性、CR-TL全量梁柱理论、大行程滑移支座、摩阻效应、动态刚臂

所属期刊栏目：37

分类号：U441.4(桥涵工程)

资助基金：国家自然科学基金项目51678070,51678068;桥梁工程湖南省高校重点实验室开放基金项目13KA03;国家重点基础研究发展计划“九七三”计划项目2015CB 057706;湖南省教育厅科研项目10K006

在线出版日期：2017-05-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：45-54