大跨度悬索桥空间几何非线性分析与软件SGKZ2000

"大跨度悬索桥空间几何非线性分析与软件开发" 本文详细探讨了大跨度悬索桥的空间几何非线性分析及其软件开发，主要由唐茂林撰写，作为其博士学位论文，导师为强士中，研究方向为桥梁与隧道工程。论文的核心内容分为两个部分：悬索桥主缆线形计算和桥梁结构几何非线性分析。 在悬索桥主缆线形计算部分，论文首先介绍了传统的抛物线理论，并基于悬索桥的特性，提出了一种更为精确的分段悬链线理论。通过对比分析，展示了分段抛物线法、分段直线法以及传统抛物线理论的误差和适用范围。此外，论文还深入讨论了各种因素如索长变化、跨度变化及主缆变形对恒载重分布和主缆线形的影响。在此基础上，构建了悬索桥施工计算原理，推导了悬索线形变化刚度和悬索支点滑移刚度的计算方法，同时涵盖了成桥设计线形、吊索无应力长度、空缆线形、预偏量、丝股架设线形、索夹安装位置和加劲梁吊装线形等关键计算步骤，这些都体现在了作者开发的软件SGKZ2000中。 在施工控制方面，论文介绍了利用SGKZ2000软件对多座悬索桥进行施工计算的应用，提出了主缆无应力长度控制、索鞍预偏量控制、锚跨张力控制等一系列控制策略。此外，论文还详细阐述了吊梁阶段鞍座顶推量的确定与控制方法，分析了悬索桥在施工阶段的线形变化过程。 在桥梁结构几何非线性分析部分，论文建立了一种几何非线性求解方法，该方法的计算精度不依赖于切线刚度矩阵，理论上可以收敛到精确解。文中还介绍了如何计算外荷载矢量和内力矢量以实现高精度结果，以及处理空间大转动问题的坐标系选择、坐标转换矩阵、局部坐标系与截面坐标系之间的转动变形计算。此外，论文涵盖了在几何非线性分析中涉及的各种单元类型（如梁单元、杆单元、索单元等）的处理方法，以及单元间隙、单元自由度放松等问题。 在几何非线性分析的原理部分，论文涵盖了任意结构的几何非线性分析、施工阶段的几何非线性计算、考虑几何非线性的活载加载位置和最不利值的计算、车队行驶静力时程分析以及非线性结构的自振特性和动力反应分析。每个原理都伴随着相应的计算程序模块编制方法，构建了一套完整的桥梁结构分析体系。 这篇博士学位论文对大跨度悬索桥的理论分析和实际应用进行了深入研究，不仅提供了理论基础，还开发了实用的软件工具，对悬索桥的设计、施工和控制具有重要的实践指导意义。