高清PDF带书签《桥梁结构空间分析设计方法与应用》戴公连、李德建

本书论述了采用空间剪力柔性梁格法进行桥梁复杂结构分析与设计的 基本原理与方法。主要内容包括:桥梁结构施工过程的模拟,结构体系转换 计算;预应力张拉过程及预应力损失计算方法的处理;徐变及收缩次内力的 计算;活载的影响面加载;斜拉桥及系杆拱桥索力调整与控制;结构弹性失稳 临界荷载及结构弹塑性失稳极限承载力分析计算的方法;模型桥及实桥试验 验证;以及本方法在诸多工程中的应用实例。

前 言 这是一本论述采用空间剪力柔性梁格法进行桥梁复杂结构分 析与设计的专著,是作者近年来科研工作的总结,也是作者开发的 “桥梁结构空间分析与设计程序”的理论基础。 工程技术人员在使用空间程序分析结构或对计算结果进行解 释时,迫切需要理解桥梁结构分析理论与方法及程序的求解过程。 本书介绍了我们近年来在桥梁复杂结构内力分析与设计应用方面 的科研成果,即将桥梁复杂结构离散为力学模型及应用力学原理 处理桥梁结构实际问题的基本方法,从而为从事桥梁结构分析工 作的技术人员提供一套较为完整的处理桥梁复杂结构整体分析与 设计的方法及手段,在理论与工程应用之间架起一座桥梁。本书 就是为了实现这一理念而撰著的。 全书共由八章组成。第一章是绪论部分,综述了桥梁结构空 间分析的方法与现状,探讨了梁段有限元法、板壳元法和梁格法的 特点及精度,说明了梁格法的有效性和实用性;第二章介绍采用空 间剪力柔性梁格法分析桥梁上部结构的基本原理,详细讨论了板 式上部结构、梁板式上部结构、箱梁结构的梁格等效方法及梁格的 截面特性计算方法,包括直线梁桥、曲线梁桥、斜交支承梁桥及异 形梁桥等;第三章论述空间梁格结构有限元分析的方法与手段,与 一般有限元法专著不同的是,本书略去了大家熟知的有限元理论 的基本流程,重点论述桥梁结构有限元分析的特点及这些特点在 程序计算中的实现方法;第四章介绍了空间影响面加载的原理与 程序实现过程;第五章、第六章介绍了桥梁复杂结构几何非线性及 材料非线性分析方法及其程序实现与动力分析的基本原理与方 法;第七章是作者及所在课题组进行的桥梁模型及实桥试验的成果,其主要目的是为了验证理论分析方法及计算程序的正确性与 可靠性,这也是本书的又一特色;第八章给出了采用本书方法及程 序分析计算或设计的数座典型桥例,讨论了不同桥式的受力特性。 本书的完成,得到了许多单位与有关专家的大力支持,作者在 此表示衷心感谢。他们是:广州华南路桥实业公司总工程师梅尧 坤教授级高级工程师及设计部的王俭槐教授、梁玉明高级工程师; 广东省建筑设计研究院市政院院长赏锦国高级工程师及总工程师 彭思高级工程师;长沙市规划设计院总工程师李素平教授级高级 工程师;广州市市政设计院总工程师宁平华高级工程师及市政一 室主任魏立新高级工程师;湖南省交通勘察设计院总工程师张贵 明高级工程师;大桥局设计院深圳分院总工程师廖兴棋高级工程 师及彭仁平高级工程师;昆明铁路局勘察设计院总工程师陈扬德 高级工程师;深圳市政设计院蒋凌云工程师;长沙市环线建设指挥 部总工程师蒋自雄高级工程师。 感谢桥梁结构空间分析课题组全体成员多年来的辛勤工作及 教研室、实验室同事们在工作上的支持和帮助,感谢研究生楮颖、 程丽娟精心绘制了本书全部插图。 作者的科研工作得到了中国工程院院士曾庆元教授的关心、 指导和大力支持,在本书完成之际,向敬爱的导师表示衷心感谢。

PDF书签目录索引：

第一章绪论 10
第一节桥梁结构空间分析的必要性 10
第二节桥梁结构弹性空间内力分析方法简介 12
一、空间梁单元法 12
二、板壳元法 15
三、梁格法 16
四、三维实体元法 16
第三节桥梁结构空间稳定承载力分析 17
一、现状及存在问题 17
二、公路“ 桥规”中有关桥梁结构稳定计算的规定 18
第四节桥梁结构空间动力分析 18
第五节桥梁结构空间分析设计程序功能简介 19
一、内力分析模块 19
二、影响面加载模块 20
三、截面应力计算及配筋模块 20
四、稳定性分析模块 21
五、动力特性及地震响应分析模块 21
参考文献 22
第二章桥梁结构空间分析的梁格法 24
第一节梁格法的基本原理 24
第二节板式上部结构 25
一、薄板结构的基本方程 25
二、板的刚度系数 28
三、板式结构的梁格网格 31
四、梁格构件的截面特性 34
第三节梁板式上部结构 35
一、梁格网格划分 35
二、梁格构件截面的特性 37
第四节箱梁结构 38
一、梁格网格划分 39
二、箱梁的变形状态与梁格构件刚度 40
参考文献 46
第三章梁格结构的有限单元法分析 47
第一节空间梁单元刚度矩阵 47
第二节局部坐标与整体坐标的变换关系 50
第三节空间梁单元刚臂处理 53
一、刚臂的定义 53
二、单元长度的修正 54
三、位移矢量的修正 54
四、节点力矢量的修正 56
第四节预应力损失及预应力效应 56
一、预应力钢束预应力损失 57
二、预应力效应 60
第五节混凝土徐变和收缩引起的次内力计算 63
一、混凝土徐变系数和收缩应变量的计算 63
二、混凝土徐变和收缩引起的次内力计算 64
三、混凝土徐变和收缩引起的预应力损失 66
第六节结构体系调整 68
第七节温度荷载 71
第八节索力调整与控制 72
一、位移、内力双控调索 73
二、索力控制下的分批调索 75
参考文献 76
第四章影响面加载与活载的内力计算 78
第一节影响面加载的基本原理 78
一、影响线加载的动态规划法 78
二、影响面加载 82
第二节活载内力计算 85
一、梁格单元的最不利加载 85
二、全截面的最不利加载 86
参考文献 87
第五章桥梁结构空间稳定极限承载力分析 88
第一节非线性有限元计算基本理论和公式 88
一、增量形式平衡方程 88
二、非线性问题的有限元方程 90
第二节钢筋混凝土结构弹塑性分析的塑性系数法 93
一、截面内力塑性系数法原理 93
二、空间梁元弹塑性刚度矩阵 95
三、材料模型 96
四、拱稳定性分析的计算方法 97
第三节单拱面系杆拱桥空间稳定极限承载力分析 100
一、计算模型 100
二、施工过程的稳定性 101
三、成桥阶段的稳定性 101
第四节关于单拱面系杆拱桥面内、面外稳定性的讨论 102
一、面内稳定 102
二、面外稳定 104
参考文献 106
第六章桥梁结构空间动力分析 108
第一节桥梁结构空间动力分析模型的建立 109
一、质量矩阵 110
二、刚度矩阵 111
三、阻尼矩阵 113
第二节地震响应的反应谱分析 114
第三节地震响应的时程分析 118
一、地震响应时程分析的直接积分法 119
二、地震响应时程分析的多点激振及行波效应 120
第四节人行桥梁振动响应的判别标准 121
参考文献 122
第七章模型试验及实桥试验 124
第一节单拱面预应力混凝土系杆拱桥模型试验与分析 124
一、引言 124
二、模型设计与安装 126
三、试验方法 128
四、弹性阶段试验结果及对结果的分析 131
五、弹塑性阶段试验结果及对结果的分析 140
第二节混凝土斜拉桥模型试验与分析 144
一、引言 144
二、模型设计与安装 145
三、试验方法 148
四、弹性阶段试验结果与对结果的分析 150
五、斜拉桥模型破坏荷载试验结果及对结果的分析 153
第三节昆明市人行斜拉桥试验与分析 158
一、前言 158
二、试验结果及分析 159
第四节昆明圆通斜拉桥实桥试验及分析 165
一、引言 165
二、试验方法简介 166
三、试验结果及分析 166
第八章工程应用典型实例 179
第一节普通钢筋混凝土弯梁桥 179
一、长沙市四方坪立交桥 179
二、广州市华南快速路新州立交桥 193
第二节预应力混凝土弯梁桥 221
一、广州市广佛放射线芳村立交C、D匝道桥 221
二、广州市华南快速路岑村立交桥 231
第三节异形箱梁桥 238
一、广州市广佛放射线芳村立交 238
二、长沙市环线浏阳河大桥北引桥异型箱梁桥 245
第四节钢管混凝土系杆拱桥 250
一、芙蓉大桥 250
二、湖南益阳资江三桥 256
第五节斜拉桥 264
一、湘潭市湘江三桥主孔斜拉桥 264
二、长沙市环线洪山庙浏阳河大桥 270
参考文献 293

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