[发明专利]基于曲线斜拉桥专用分析程序的分析方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁建筑设计领域，尤其涉及一种基于曲线斜拉桥专用分析程序的分析方法及系统。

背景技术

目前仍在使用的QJX系列桥梁结构分析系统，经过不断完善和修改，已经得到行业的好评。但是它只能对结构进行平面分析，对空间分析问题就没办法。为弥补这一缺陷，行业中近几年开始引进国外空间分析程序或自编空间分析程序。如ANSYS、MIDAS。ANSYS由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它与其他软件有接口，可以实现数据的共享和交换，如AutoCAD、Pro/Engineer、NASTRAN、Alogor等，是现代产品设计中的高级有限元分析工具之一。而MIDAS/CIVIL是韩国浦项制铁集团公司研制开发的桥梁专业设计计算软件，至今在世界上4500多个大型工程项目中得到了广泛的应用，并于2002年获得国际产品质量体系的验证，该软件在20世纪90年代末引入我国，并采用中国的交通规范进行编制，是有名的土木工程结构分析与设计软件。这些程序为解决城市道路、野外桥梁设计计算起到非常关键的作用。

但是针对曲线矮塔斜拉桥这种特殊结构，上述程序还是不能非常全面地分析结构的受力性能。主要原因如下：

(1)国外软件有代表性的是ANSYS和MIDAS/CIVIL。ANSYS软件功能强大，系统稳定可靠，是目前应用较为广泛的大型综合有限元分析程序。它可以解决各种复杂力学计算问题，但它毕竟不是桥梁专业程序，在建模、张拉力、预应力模拟和施工过程模拟等方面不够专业与方便，计算时间也比较长，还有徐变收缩因素对预应力损失的影响不易模拟，致使预应力损失计算不准。而MIDAS/CIVIL梁格单元功能建模很好，预应力输入方便，易于检查。但不能模拟竖向预应力计算，且无法全面考虑梁单元的抗扭刚度、剪力滞、偏心荷载作用等。

(2)曲线矮塔斜拉桥结构预应力效应影响大，应当进行三向预应力整体分析。目前大多程序采用空间梁格单元，故无法满足计算要求。

纵观国内外桥梁计算软件可以看出，目前针对矮塔斜拉桥、特别是曲线矮塔斜拉桥的分析尚无专用空间分析系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在计算机上执行，基于曲线斜拉桥专用分析程序的分析方法及系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于曲线斜拉桥专用分析程序的分析方法，包括以下步骤：

S1，将曲线斜拉桥施工分析过程表示为两层循环，第一层循环为阶段性分析循环，第二层循环为每个阶段性分析循环内的徐变和收缩分析循环；

S2，采用虚拟单元模拟施工过程结构的变化和体系的变化，在整个模拟施工过程中保持结构的整体刚度矩阵不变；

S3，在徐变和收缩分析时，采用指数函数模型，基于所述模型建立递推公式进行分析；

S4，采用钢束混凝土单元，将所述钢束混凝土单元的灌浆前状态和灌浆后状态分为紧邻的两个阶段，在每一个所述阶段内模拟钢束与混凝土的变形、预应力的耦合作用；

S5、采用拉索单元，模拟张拉过程，将所述拉索单元在锚固前状态和锚固后状态分为紧邻的两个阶段，所述张拉过程为在杆单元两端加上张拉力的过程，在所述锚固前状态阶段不考虑索力只引入位移变形进行分析，在所述锚固后状态阶段综合索力和位移变形进行分析；

以上步骤中S3、S4、S5执行不分先后。

优选的，S1具体为：

根据设计参数构建钢束混凝土单元、拉索单元和杆单元，模拟桥梁施工过程，将每一个所述单元的施工过程划分为若干阶段，循环分析所述若干阶段形成所述阶段性分析循环；为一个所述阶段内的施工过程基于时间步长变化循环分析徐变和收缩变化形成徐变和收缩分析循环。

优选的，具体包括以下步骤：

a.接收用户输入的初始数据；

b.初始化并建立分块信息，将整个曲线斜拉桥施工过程划分为若干阶段；

c.判断对称循环LO是否小于等于jieduan，如果是则执行d.如果否则执行k.；

d.形成整体刚度矩阵；

e.形成等效结点荷载；

f.判断对时段循环J是否小于等于mt，如果是则执行g.如果否则执行j.；

g.计算徐变增量；

h.计算位移增量；

i.计算应力增量；

j.输出计算结果，执行c.；

k.结束；

其中：jieduan代表阶段数；mt代表该阶段的时间步数。