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大跨径悬索桥空气静力稳定性研究

作　者: 唐清华
导　师: 郑史雄
学　校: 西南交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 大跨径桥梁 非线性有限元法 静风稳定性 静风荷载
分类号: U448.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 251次
引　用: 8次
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内容摘要


随着我国经济迅猛发展的需要,大跨径跨海工程已被提上议程。桥梁跨径的不断增大,使得桥梁结构在风荷载作用下的动、静力问题日益突出。目前,桥梁风工程界对大跨径桥梁的研究主要考虑动力稳定问题和振动响应问题,并取得了很大进展,而对空气静力问题的研究仍然欠缺。根据国内外风洞模型试验成果,大跨径桥梁发生静风稳定性问题的临界风速可能低于动力稳定的临界风速。另外,在强静风荷载作用下,大跨径桥梁的几何非线性、静风荷载非线性的影响均不容忽视。因此,对大跨径或超大跨径桥梁(尤其是悬索桥)的静风稳定性问题的研究是桥梁抗风性能研究的一个重要方向。基于此,本文对大跨径悬索桥结构的抗静风问题作了详细深入的研究,具体内容如下: 1、阐述了现行《公路桥梁抗风设计指南》中计算桥梁结构静风失稳临界风速的线性方法,并对求解结构扭转发散临界风速的计算公式做了简要的推导。 2、提出了基于ANSYS的计算大跨径桥梁静风稳定性的非线性有限元法,充分考虑了结构的几何非线性及静风荷载的非线性。 3、将非线性有限元法的计算结果与现行线性方法的计算结果作了详细的比较。经比较得出:用现行线性方法计算结构的静风稳定性会过高的估计结构的抗静风能力,偏于不安全;非线性有限元法计算结构的静风稳定性与线性方法相比更精确;非线性有限元法具有能跟踪结构失稳全过程的优点。 4、在保持其它设计参数不变的前提下,通过选取不同的风初始攻角、边跨跨径、中跨跨径、矢跨比、加劲梁截面形式、单位长度桥道质量及主塔高度等参数,分别用线性方法与非线性有限元法详细考察了大跨径悬索桥静风稳定性的影响因素,为大跨径桥梁的抗静风设计提供依据与参考。

全文目录


第1章 绪论  8-13
  1.1 引言  8-9
  1.2 空气静力稳定性理论的发展回顾  9-10
  1.3 选题的必要性  10-11
  1.4 本文主要研究内容  11-13
第2章 计算静风稳定性的线性方法  13-26
  2.1 概述  13
  2.2 风对桥梁的静力作用  13-17
  2.3 静风稳定性的线性方法  17-22
    2.3.1 侧倾失稳  17-18
    2.3.2 扭转发散  18-22
  2.4 工程实例  22-26
第3章 计算静风稳定性的非线性有限元法  26-35
  3.1 概述  26
  3.2 静风稳定性的非线性有限元分析计算  26-30
    3.2.1 结构几何非线性的计算方法  26-27
    3.2.2 静风荷载非线性的计算方法  27-28
    3.2.3 桥梁结构的有限元离散模型  28-29
    3.2.4 分析方法  29-30
  3.3 线性方法与非线性有限元法比较  30-35
第4章 大跨径悬索桥静风稳定性参数研究  35-69
  4.1 概述  35
  4.2 不同初始攻角对静风稳定性的影响  35-41
    4.2.1 线性方法中的影响  36-37
    4.2.2 非线性有限元法中的影响  37-40
    4.2.3 小结  40-41
  4.3 边跨跨径变化对静风稳定性的影响  41-44
    4.3.1 线性方法中的影响  42
    4.3.2 非线性有限元法中的影响  42-43
    4.3.3 小结  43-44
  4.4 中跨跨径变化对静风稳定性的影响  44-50
    4.4.1 线性方法中的影响  47
    4.4.2 非线性有限元法中的影响  47-49
    4.4.3 小结  49-50
  4.5 矢跨比变化对静风稳定性的影响  50-56
    4.5.1 线性方法中的影响  50-51
    4.5.2 非线性有限元法中的影响  51-53
    4.5.3 小结  53-56
  4.6 加劲梁截面形式变化对静风稳定性的影响  56-61
    4.6.1 线性方法中的影响  57-58
    4.6.2 非线性有限元法中的影响  58-60
    4.6.3 小结  60-61
  4.7 每延米桥道的重量对静风稳定性的影响  61-65
    4.7.1 线性方法中的影响  62
    4.7.2 非线性有限元法中的影响  62-64
    4.7.3 小结  64-65
  4.8 塔高变化对静风稳定性的影响  65-69
    4.8.1 线性方法中的影响  65-66
    4.8.2 非线性有限元法中的影响  66-68
    4.8.3 小结  68-69
结论  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-76
攻读硕士学位期间发表的论文  76

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁：按结构分 > 悬索桥
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