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中承式劲性骨架拱桥动力特性分析

作　者: 肖志海
导　师: 连岳泉
学　校: 武汉理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 劲性骨架拱桥自振特性有限元 ANSYS 脉动实验
分类号: U441.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 46次
引　用: 3次
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内容摘要

钢管混凝土拱桥作为一种新兴桥型,由于自身的优点以及与我国桥梁建设的实际情况相适合,在我国得到了广泛的应用和迅速发展。正是因为钢管混凝土拱桥在我国的大量建设,并随着跨度的不断增大,以及桥梁发展日趋轻薄型,对大跨度钢管混凝土拱桥的抗震、抗风以及车辆荷载的冲击振动等许多动力问题也更为关注。通过建立有限元模型和试验模态分析来获得劲性骨架拱桥的计算和实测自振特性参数是目前应用较为广泛的方法。桥梁的基频和振型对于桥梁设计和运营中的桥梁来讲是非常重要的参数。本文以凤凰大桥为工程背景,利用大型通用有限元软件ANSYS建立了三维空间有限元模型,分析该桥的自振特性,并从单元类型选择、边界条件处理、荷载处理等方面详细阐述了劲性骨架拱桥的建模方法。通过大量已建桥梁总结出不同跨度下的基频公式,对快速计算频率的近似值起到重要作用。对主桥进行脉动实验,测点布置在L/2、L/4和3L/4等位置,使用VibSys智能动态信号采集分析系统,测量外界各种因素所引起的桥梁微小且不规则的振动,将地脉动数据进行频谱分析,结果表明桥梁结构的自振频率(基频)实测值与理论计算值基本一致,且在合理范围,表明结构整体刚度合适。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 钢管混凝土概述  8-11
    1.1.1 钢管混凝土的定义  8
    1.1.2 拱桥的发展  8-9
    1.1.3 钢管混凝土拱桥的结构特征  9-10
    1.1.4 钢管混凝土拱桥的结构型式  10-11
  1.2 劲性骨架拱桥发展概况  11-12
    1.2.1 国外劲性骨架拱桥的发展史  11
    1.2.2 国内劲性骨架拱桥的发展史  11-12
  1.3 劲性骨架拱桥动力学特性研究的意义  12-13
    1.3.1 拱桥动力学的发展状况  12-13
    1.3.2 劲性骨架拱桥动力学特性研究的意义及现状  13
  1.4 凤凰大桥工程概况和本文的主要工作  13-15
第2章拱桥的动力分析内容及其原理  15-32
  2.1 拱桥动力学分析内容与方法  15
  2.2 拱的振动的基本理论  15-25
    2.2.1 抛物线拱的平面挠曲固有振动分析  15-20
    2.2.2 拱的反对称基频的近似公式  20-21
    2.2.3 拱的侧向弯扭固有振动分析  21-25
  2.3 拱桥动力学的有限元分析过程  25-26
  2.4 结构自振的有限元数值分析法  26-29
  2.5 结构动力响应有限元数值分析  29-31
  2.6 本章小结  31-32
第3章中承式劲性骨架拱桥模态分析  32-42
  3.1 概述  32
  3.2 中承式劲性骨架拱桥自振频率近似公式  32-35
  3.3 经典中承式劲性骨架拱桥及简化计算  35-36
  3.4 大型通用有限元软件ANSYS简介  36-37
  3.5 空间力学模型简化分析  37-41
    3.5.1 空间模型简化  37-40
    3.5.2 空间有限元模型差异分析  40-41
  3.6 本章小结  41-42
第4章中承式劲性骨架拱桥自振特性分析  42-48
  4.1 凤凰大桥的自振特性分析  42-46
    4.1.1 模型分析  42-44
    4.1.2 振型及其序列的变化  44-45
    4.1.3 自振频率值的变化  45
    4.1.4 模型的自振特性分析  45-46
  4.2 劲性骨架拱桥自振特性的影响因素分析  46
  4.3 本章小结  46-48
第5章中承式劲性骨架拱桥动力响应分析  48-57
  5.1 动载试验概述  48-49
  5.2 桥梁动载试验内容及基本方法  49-54
    5.2.1 动载试验内容  49-51
    5.2.2 动载试验的基本方法  51-54
  5.3 桥梁结构动力性能的分析评价  54-55
  5.4 凤凰大桥的动力响应分析  55-56
  5.5 本章小结  56-57
第6章结论与展望  57-59
  6.1 研究结论  57
  6.2 对本课题的展望  57-59
参考文献  59-62
硕士期间发表论文  62-63
致谢  63

中承式劲性骨架拱桥动力特性分析

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