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桥面建有风雨楼的四跨钢筋混凝土板拱桥动力性能研究

作　者: 谭聊
导　师: 杜柏松
学　校: 重庆交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢筋混凝土板拱桥风雨楼有限元动力性能连拱
分类号: U441.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

拱桥是应用最为广泛的桥梁形式之一,因其具有施工简便、外形优美、材料节省、跨越能力强等特点,特别适合于山区公路,尤其在我国西南地区,拱桥更是应用甚广。伴随社会经济的不断发展和人们生活水平的不断提高,公共交通面临着严峻的考验,承担交通运输要道的大量桥梁也面临同样的境遇,尤其在进入大跨径桥梁建设的时代,桥梁振动动力特性也逐步摆上了桥梁建设者和科研工作者的日程。所以,该类桥梁的动力性能也日益受到桥梁工作者的重视,像车振、地震、风振等桥梁典型动力特性同样是该类桥梁所无法回避的课题。本文以贵州省玉屏县舞阳河大桥为工程实际研究背景,通过成桥静、动载试验分析,结合全桥MIDAS有限元模型理论分析对比,得出舞阳河大桥的基本动力性能参数,同时对有限元模型进行逐步修正、完善。因此,本文主要完成的工作包括以下几个方面：①根据图纸设计要求,建立了四跨连拱钢筋混凝土板拱桥的MIDAS有限元计算模型,同时对该桥梁进行了动力特性计算,并对其固有频率和振型等动力性能特征值进行了分析。②鉴于玉屏县舞阳河大桥为桥面已建木质结构风雨楼(侗族特色)的四跨连拱钢筋混凝土板拱桥,在文中分析了木质结构风雨楼对四跨连拱钢筋混凝土板拱桥动力性能的影响。③工程竣工后,玉屏县舞阳河大桥进行了工程竣工验收性荷载试验,本文在获得了桥梁动载试验数据之后,与MIDAS有限元理论计算模型进行了有效的结果对比工作。④对比分析研究桥面未建风雨楼和已建风雨楼时,该四跨钢筋混凝土板拱桥的自振频率和振型变化情况,并将MIDAS仿真计算结果与竣工荷载试验实测数据进行有效的比较。本文在进行理论仿真分析时,将风雨楼作为对桥梁动力性能的影响因素,结合工程试验中测得的桥跨结构的自振特性进行对比,并在行车激振试验及模型中,对桥跨结构在车辆荷载作用下进行了时程分析。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-22
  1.1 拱桥的发展及其特点  9-15
    1.1.1 拱桥型式分类  11-13
    1.1.2 风雨桥的发展  13-15
  1.2 选题的目的、实用价值与理论意义  15-17
    1.2.1 选题的目的  15
    1.2.2 选题的实用价值  15-16
    1.2.3 选题的理论意义  16-17
  1.3 国内外对钢筋混凝土拱桥动力性能研究现状  17-19
    1.3.1 国内研究现状  17-18
    1.3.2 国外研究现状  18-19
  1.4 本文的研究内容  19-20
  1.5 研究方法及出现的问题  20
  1.6 本章小结  20-22
第二章有限元理论与拱桥动力性能分析  22-37
  2.1 有限元理论  22-29
    2.1.1 有限单元法的基本思路  23-24
    2.1.2 有限单元法分析过程的基本步骤  24-27
    2.1.3 结构自振的有限元数值分析  27-29
  2.2 拱桥动力学分析  29-31
    2.2.1 拱桥动力学分析  29-30
    2.2.2 拱桥的自振特性分析  30-31
  2.3 离散体系的动力学方程式  31-33
    2.3.1 动力问题Hamilton原理  31
    2.3.2 结构体系的动力学方程  31-33
  2.4 结构动力性能计算  33-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章桥梁建模  37-59
  3.1 工程概况  37-38
    3.1.1 设计资料  37-38
    3.1.2 结构特性  38
  3.2 桥梁建模  38-42
    3.2.1 建模原则  38
    3.2.2 结构离散及单元形式  38-39
    3.2.3 单元参数选取  39-40
    3.2.4 单元划分说明  40-41
    3.2.5 边界条件处理  41-42
  3.3 风雨楼对自振特性的影响  42-51
    3.3.1 桥面未建风雨楼  43-46
    3.3.2 桥面已建风雨楼  46-50
    3.3.3 对比分析两种情况  50-51
  3.4 结构时程分析  51-58
    3.4.1 车辆等效荷载  51
    3.4.2 加速度时程分析  51-55
    3.4.3 位移时程分析  55-58
  3.5 本章小结  58-59
第四章舞阳河大桥动载试验分析  59-67
  4.1 动载试验的目的与依据  59-60
    4.1.1 动载试验的目的  59
    4.1.2 荷载选取  59-60
  4.2 动载试验  60-62
    4.2.1 动载试验内容  60
    4.2.2 试验截面与测点布置  60-61
    4.2.3 观测方法与动态测试系统  61
    4.2.4 试验荷载与工况  61-62
  4.3 动荷载试验结果  62-66
    4.3.1 试验观测结果  62-64
    4.3.2 动荷载试验结果  64-66
  4.4 本章小结  66-67
第五章结论及展望  67-69
  5.1 结论  67
  5.2 展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
在学期间发表的论著及取得的科研成果  73
  一、论文发表情况  73
  二、参与研究项目  73

桥面建有风雨楼的四跨钢筋混凝土板拱桥动力性能研究

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