悬索桥有限元计算的三节点空间鞍座单元 (2014年)

为了进行空间缆索悬索桥主缆与塔顶鞍座间接触非线性的计算，开发了包括塔顶鞍座及两侧主缆在内的三节点空间鞍座单元。基于空间悬链线理论及主缆与鞍座的几何关系，对单元进行状态求解，得到主缆与鞍座的切点位置及切点索力，根据静力平衡条件计算单元精确的节点力；由增量代替微分，根据切线刚度矩阵的定义计算单元刚度矩阵的元素。空间鞍座单元自动满足主缆与鞍座相切，通过修改一个参数可实现鞍座顶推的计算。计算表明：计算结果与数值解析解结果完全相同，收敛速度较快，在每次状态求解时，迭代次数在12次以内。