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新型斜拉桥和摩天轮组合结构研究

作　者: 闫翔宇
导　师: 陈志华
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 组合结构新型斜拉桥摩天轮几何非线性动力特性地震反应分析施工过程分析
分类号: U448.27
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 141次
引　用: 3次
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内容摘要

斜拉桥是由塔、梁和索三种基本构件组成的缆索承重体系,具有受力性能好、跨越能力大、结构新颖、形式多样等优点,在桥梁工程中得到了飞速的发展和广泛的应用。摩天轮是一种游乐设施,自从世界上第一个现代大型摩天轮在芝加哥出现以后,在世界范围内得到了迅速的发展。本文研究对象利用斜拉桥的桥塔把二者首次结合起来,形成了新型斜拉桥和摩天轮组合结构这一独创性结构体系,本文围绕这一新型组合结构体系完成了以下几方面的工作。总结了斜拉桥和摩天轮的发展历史和趋势,分析了斜拉桥在静力、抗震、施工过程分析等方面的研究现状,提出了本文的选题背景和主要工作。在分析斜拉桥几何非线性的来源的基础上,总结了在进行斜拉桥分析时各种几何非线性因素的处理办法和非线性方程组的求解方法。研究了几何非线性因素对新型斜拉桥和摩天轮组合结构静力行为的影响。建立了考虑拉索垂度效应、大位移效应、梁柱效应等因素影响的新型斜拉桥和摩天轮组合结构的三维有限元模型,并在此基础上研究了两种不同的支承方式对结构性能的影响,提出了一种合理的支承方式;在选定支承方式的基础上,在指定工况下进行了结构的几何非线性分析,讨论了各非线性因素对结构性能的影响。对新型斜拉桥和摩天轮组合结构的动力特性进行了分析研究。推导了有限元法求解结构动力特性的步骤,提出了在ANSYS中的实现方法,建立了新型斜拉桥和摩天轮组合结构的动力分析模型,并对结构中的新型斜拉桥和摩天轮各自的动力特性以及整体组合结构的动力性能特点进行了分析总结。对新型斜拉桥和摩天轮组合结构的进行了地震反应时程分析的研究。综述了地震反应分析的三种方法,重点对时程分析法的实现过程包括地震动的输入、振动方程的建立、动力方程的求解以及时程分析在ANSYS中的实现进行了研究;然后选用天津地震波对新型斜拉桥和摩天轮组合结构在单向一致激励下的地震反应进行了分析,得到了结构地震作用下的响应。对新型斜拉桥和摩天轮组合结构的设定的施工过程进行了分析。概述了目前斜拉桥施工过程分析常采用的方法前进分析法和倒退分析法;然后根据倒退分析法的基木原理对一设定的施工方案中的一个施工过程进行了分析,指出了其存在的问题,并提出了改进的措施;最后对摩天轮的施工方法进行了探讨。

全文目录

第一章绪论  8-23
  1.1 斜拉桥概况  8-15
  1.2 斜拉桥研究现状  15-18
  1.3 摩天轮的发展  18-20
  1.4 本文的选题背景  20-21
  1.5 本文主要工作  21-23
第二章斜拉桥几何非线性理论  23-35
  2.1 斜拉桥几何非线性问题的提出  23-24
  2.2 梁柱效应  24
  2.3 大位移效应  24-27
  2.4 斜拉索垂度效应  27
  2.5 单元刚度矩阵  27-30
  2.6 非线性方程组的求解  30-35
第三章新型斜拉桥和摩天轮组合结构静力分析  35-46
  3.1 新型斜拉桥和摩天轮组合结构空间有限元模型  35-37
  3.2 斜拉桥几何非线性分析在ANSYS中的实现  37-38
  3.3 新型斜拉桥和摩天轮组合结构支承体系的选择  38-42
  3.4 指定荷载工况下组合结构的空间静力几何非线性分析  42-46
第四章新型斜拉桥和摩天轮组合结构动力特性分析  46-55
  4.1 斜拉桥动力分析概述  46
  4.2 结构动力特性分析有限元法  46-48
  4.3 新型斜拉桥和摩天轮组合结构自振特性分析  48-55
第五章新型斜拉桥和摩天轮组合结构地震反应分析  55-67
  5.1 斜拉桥地震反应分析概述  55-56
  5.2 斜拉桥地震反应时程分析法  56-59
  5.3 地震反应时程分析在ANSYS中的实现  59-60
  5.4 新型斜拉桥和摩天轮组合结构地震响应时程分析  60-67
第六章新型斜拉桥和摩天轮组合结构施工过程分析  67-78
  6.1 斜拉桥施工过程分析概述  67-68
  6.2 斜拉桥施工过程分析方法  68-69
  6.3 新型斜拉桥和摩天轮组合结构施工过程分析  69-78
第七章结论与展望  78-80
  7.1 本文已完成的工作  78-79
  7.2 需进一步开展研究的课题  79-80
参考文献  80-82
发表论文及参与科研情况说明  82-83
致谢  83

新型斜拉桥和摩天轮组合结构研究

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