学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

桥梁高墩结构的运动稳定性及影响因素分析

作　者: 吴荻
导　师: 李之达
学　校: 武汉理工大学
专　业: 工程力学
关键词: 高墩结构 运动稳定性 非线性分析 参激振动 基本参数共振 主参数共振
分类号: U441
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 11次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着现代科学技术日新月异的发展,桥梁跨径越来越大,桥墩越来越高,结构受力空间性增强,同时,桥梁中的桥墩结构越来越多的采用高强材料和薄壁结构,使得桥墩稳定问题日益突出,特别是现代超高墩桥梁的桥墩部分长细比越来越大,分析其稳定性显得尤为重要。对桥墩结构稳定性的研究,当前通行的方法是取最不利状态进行分析,例如计算最大悬臂施工状态下的稳定系数,这是一种静力分析的方法,相对而言,动力分析尚处于理论为主的阶段。本文首先导出了桥墩结构在轴向荷载作用下的运动平衡方程,然后以李雅普诺夫运动稳定性理论为基础,在不同的边界条件下选取不同的试函数来模拟变形曲线,推导了运动稳定区和不稳定区的界限,分析材料常数、截面形式和边界条件对其的影响。尝试改进原有弱参数激励的限制,寻求新的求解参激问题的方法：先沿用传统方法,在弱参数激励的前提下进行分析,得到相应的近似解和过渡曲线。然后,突破参数激励幅值的限值,通过表达式转换得到另一个小参数替换前者,确定任意激励幅值下的稳定区和不稳定区。并将传统方法和改进方法的计算结果进行对比,证实了改进方法有可取之处。继而,引入非线性项,建立非线性微分方程。考虑轴向荷载产生的轴向变形影响,忽略高阶小项,运用加权残值法进行转换,得到一般形式的运动方程。用多尺度法进行定性分析,分别讨论了基本参数共振和主参数共振下的非线性问题,两者都将出现Hopf分岔。实例分析时,选取某高墩特大桥为研究对象进行线性和非线性的分析。将规范规定的荷载合理的转化为动载,对不同模型根据时长分别确定载荷步,以基本参数共振和主参数共振时的动力响应来对比相关因素的影响程度。特别是针对成桥状态,将墩底的边界条件转换为不同的支撑刚度进行数字试验,分别进行线性和非线性的分析,得出了有益于工程设计的结论。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 课题的提出和意义  10-11
  1.2 运动稳定性的发展过程  11-16
  1.3 本文的主要研究内容  16-18
第2章 桥墩结构稳定性问题  18-39
  2.1 墩台的基础知识  18-23
    2.1.1 高墩发展过程  18-21
    2.1.2 桥墩形式  21-23
  2.2 桥墩结构的稳定性理论  23-31
    2.2.1 稳定理论的发展历史  23-25
    2.2.2 桥墩稳定性的研究现状  25-31
  2.3 桥墩结构运动方程推导  31-37
    2.3.1 建立静力平衡方程  33-36
    2.3.2 分析边界条件  36-37
    2.3.3 建立运动平衡方程  37
  2.4 本章小结  37-39
第3章 运动稳定区和不稳定区的确定  39-63
  3.1 参激振动系统的基本概念  39-42
  3.2 直接法确定稳定区和不稳定区  42-48
    3.2.1 建立稳定区和不稳定区的边界  42-44
    3.2.2 分析影响因素  44-48
  3.3 不同激励幅值下的稳定区的求解  48-62
    3.3.1 基本方程的转化  48
    3.3.2 弱参数激励作用下  48-52
    3.3.3 任意参数激励作用下  52-56
    3.3.4 稳定区和不稳定区的划分  56-58
    3.3.5 两种分析方法的比较  58-62
  3.4 本章小结  62-63
第4章 运动稳定性影响因素的线性分析  63-90
  4.1 瞬态动力学建模  63-66
    4.1.1 动力学分析的基础知识  63
    4.1.2 工程概况  63-65
    4.1.3 建立模型  65-66
  4.2 动力学分析  66-88
    4.2.1 固有频率和振型  67-73
    4.2.2 载荷  73-76
    4.2.3 边界条件  76-77
    4.2.4 模型计算  77-88
  4.3 本章小结  88-90
第5章 高墩结构在轴向动载下的非线性分析  90-115
  5.1 非线性理论简介  91-99
    5.1.1 材料非线性和几何非线性  91-95
    5.1.2 分岔理论  95-99
  5.2 非线性微分方程的推导  99-102
    5.2.1 引入非线性项  100
    5.2.2 方程推导  100-102
  5.3 非线性分析  102-105
    5.3.1 运用多尺度法求解  102-103
    5.3.2 基本参数共振  103-104
    5.3.3 主参数共振  104-105
  5.4 有限元分析  105-113
    5.4.1 不同材料常数  105-110
    5.4.2 不同支撑刚度  110-113
  5.5 本章小结  113-115
第6章 总结与展望  115-117
  6.1 本文得出的主要结论  115-116
  6.2 未来研究的展望  116-117
致谢  117-118
参考文献  118-125
攻读博士学位期间发表的论文  125

相似论文

  1. 混凝土高拱坝三维非线性有限元坝肩稳定分析研究,TV642.4
  2. 混凝土率型内时损伤本构模型,TU528
  3. 配置加强箍筋混凝土短柱力学性能分析,TU375.1
  4. FRP钢骨混凝土构件受力性能研究,TU398.9
  5. 拖曳式诱饵弹释放过程绳索动力学仿真研究,V243
  6. 平面型点接触两足跑步运动稳定性分析与控制策略研究,TP242
  7. 钢—混凝土组合框架滞回性能非线性有限元分析,TU398.9
  8. 考虑剪切效应的钢筋混凝土框架结构非线性全过程分析,TU312
  9. Q420高强等边角钢轴心受压构件稳定承载力研究,TU312.1
  10. 深海顶张力立管参激振动研究,P756.2
  11. 超精密机床空气静压主轴设计及静动态特性分析,TG502.31
  12. 考虑节点弯曲和剪切变形性能的框架结构分析,TU391
  13. Y型钢支撑加固钢筋混凝土框架的非线性分析,TU398.9
  14. 巨型预应力混凝土叠层转换桁架静力性能的研究和现场测试分析,TU378
  15. 双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析,TU392.1
  16. 双腹板、顶底角钢半刚性连接的受力性能研究,TU391
  17. 空间钢构架混凝土L形柱的抗震性能试验研究和非线性分析,TU398.9
  18. 有粘结预应力外包角钢混凝土结构受力性能研究,TU398.9
  19. 预应力钢板夹心混凝土组合板受力性能研究,TU398.9
  20. 无粘结预应力冷弯U型钢—混凝土组合梁受力分析,TU398.9
  21. 无粘结预应力钢骨混凝土T型梁力学性能研究,TU398.9

中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 结构原理、结构力学
© 2012 www.xueweilunwen.com