钢桥自动适应分析-桥梁与隧道工程专业论文.docxVIP

西南交通大学研究生学位论文 第1页 峨187as 摘要 本文系统介绍了一种新的结构塑性分析理论一自动适应理论。阐述了超 静定结构在重复载荷作用下进入塑性后的自动适应现象，给出了进行结构自 动适应分析的几种方法，并说明了在我国桥梁结构设计及鉴定中引入自动应 力分析法的必要性。针对连续钢梁桥，本文参考Timshenko梁弹塑性理论， 采用分层梁单元，模拟结构自动适应过程进行跟踪加载，编制了连续梁自动 适应有限元分析程序CBSA，并在此基础上进行了连续梁算例验证。算例分 析表明CBSA程序精确度高，可靠性好，分析结果证明了结构自动适应分析 的优点，具有一定的参考价值。 【关键词】自动适应分层梁单元连续梁 Chengdu 1999  西南交通大学研究生学位论文 第Ⅱ页 y Abstract This paper introduces a new plastic theory of structural analysis-·-·-·shakedown theory,and several corresponding analytical methods．It elaborates shakedown phenomenon of indeterminate structure under variable repeated loading，and the necessary of introducing shakedown theory to bridge design methods in China．In view of continuous Steel-girder Bridge，basis of elastic-plastic theory of the Timshenko beam，using divided—layer·beam element，the finite element program CBSA of continuous girder shakedown is constructed．Based on the prior work, through analyzing and contracting，it proves the virtue of shakedown analysis，and the correction and reliability ofCBSA program． [Keywords]shakedown,divided—layer—beam element，continuous girder  西南交通大学研究生学位论文 第l页 第一章，绪论 1．1 引言 铁路已有100余年的历史，自有铁路以来就有铁路桥梁，而且早期的铁路 桥梁基本上是钢桥。公路钢桥的出现晚于铁路钢桥，但由于其蓬勃发展及多样性， 各种大跨度钢桥的记录多出现在公路桥梁之中。到今天，本世纪初、中期以前建 成的钢桥(主要是铆接钢桥)，己进入“老年期”，这些桥梁中，除部分因承载 能力不足或其它原因而更换外，大部分仍在服役中。我国铁路既有线路上服役的 钢桥共12888孑L，其中60年代以后建造的栓焊钢桥约1000余孔，它们尚属“青 年期”，其余10000余孔是平均寿命达50年以上的“老年”钢桥。由于原设计 条件和已承受的运量的不同，在新的工作载荷下，旧桥还能否继续安全服役?这 不仅影响结构或交通运输的安全性，而且由于大批旧桥需有计划更新，它还与经 济性和社会性密切相关。早期桥梁设计主要采用容许应力设计法，对结构的承载 能力考虑了较高的安全系数，设计上是较为保守的，桥梁老化的日益严熏使我们 面临着一个新的挑战，即如何找到一种更好的结构分析方法，充分利用材料和结 构的承载潜力，对旧的钢桥作出更符合实际的鉴定，使其不至于降级使用，并对 新桥的设计作出更为合理的指导。我国国家自然科学基金委于1996年开始资助 研究“自动应力效应在桥梁结构中的应用”，其主要目的是将～种塑性分析方法 ——自动适应分析方法介绍到我国的桥梁设计中来。本文正是在这一新思路下 所做的研究工作的总结。 1．2 自动适应理论简介 自动适应分析方法的理论基础是结构塑性分析中的自动适应理论。在应用 纯塑性理论的塑性分析和塑性设计中，认为作用于结构的工作载荷是按比例增加 而达到破坏载荷的，即达到破坏的载荷循环只限～次。但因为风载、地震祷载、 作用于桥梁的活载是多次重复而且大小变化的载荷，所以需要研究超过弹性极限 的载荷重复作用于结构时的工作状态。自动适应理论正是研究重复载荷下超静定 结构性能的一种理论。 超过弹性极限的载荷重复作用于超静定结构时，随循环次数的增加同时产 生塑性变形和残余弯矩，但当这种重复载荷在一定范围内变化，达到某一循环次 数以上时，塑性变形并不无限增大，而是