结构参数变化对自锚式悬索桥静动力特性影响研究
本文关键词：结构参数变化对自锚式悬索桥静动力特性影响研究
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【摘要】：自锚式悬索桥以其对地质状况和地形适应性能较强,造型美观,经济性能良好等优点,愈来愈受到工程界的青睐,近年来在我国修建了多座这种类型桥梁。但因其本身结构受力的复杂性,给其设计及施工带来一定难度和影响,所以对其静动力特性通过改变一些参数进行优化分析,具有较高的实用与科研价值,可以为该类型桥梁的设计和施工提供参考。本文以唐山湾跨海大桥为工程背景,主要针对自锚式悬索桥静力动力性能及相关敏感参数对静动力性能影响进行系统分析。主要内容如下:首先阐述了自锚式悬索桥国内外的发展情况及研究现状,概括分析了自锚式悬索桥基本构造及受力特点。综合分析了自锚式悬索桥的基本计算理论,自锚式悬索桥非线性的影响因素。接着利用有限元软件Midas/Civil建立了自锚式悬索桥模型,并对结构模型进行了静力分析,分析了不同参数变化对自锚式悬索桥静力性能的影响。最后根据自锚式悬索桥自振特性理论,计算分析了结构的自振频率及振型,分析了不同参数变化对自锚式悬索桥动力性能的影响,得出的结论可为抗风抗震设计及稳定性分析提供参考。
【关键词】：自锚式悬索桥 几何非线性 静动力特性 参数分析
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.25
【目录】：
- 摘要3-4
- Abstract4-8
- 第一章 绪论8-20
- 1.1 研究背景及选题意义8-9
- 1.2 自锚式悬索桥发展概况9-15
- 1.2.1 早期自锚式悬索桥9-11
- 1.2.2 现代自锚式悬索桥11-15
- 1.3 自锚式悬索桥构造组成及功能15-16
- 1.4 自锚式悬索桥结构形式及特点16-17
- 1.4.1 自锚式悬索桥结构形式16
- 1.4.2 自锚式悬索桥特点16-17
- 1.5 国内外研究概况17-18
- 1.6 本文主要工作18-20
- 第二章 自锚式悬索桥计算理论20-32
- 2.1 悬索桥理论概述20-22
- 2.1.1 弹性理论20-21
- 2.1.2 挠度理论21-22
- 2.1.3 有限位移理论22
- 2.2 自锚式悬索桥挠度理论22-25
- 2.3 自锚式悬索桥非线性理论25-31
- 2.3.1 自锚式悬索桥非线性影响因素25-26
- 2.3.2 几何非线性分析方法26-28
- 2.3.3 几何非线性平衡方程的求解28-31
- 2.4 本章小结31-32
- 第三章 唐山湾跨海大桥设计成桥态计算32-53
- 3.1 工程概况32-35
- 3.1.1 设计标准33
- 3.1.2 缆索系统设计33
- 3.1.3 加劲梁构造33-34
- 3.1.4 主塔构造34
- 3.1.5 主塔基础34-35
- 3.2 唐山湾跨海大桥有限元模型的建立35-38
- 3.2.1 Midas/Civil中单元简介35-36
- 3.2.2 唐山湾跨海大桥各部分的模拟36-38
- 3.3 跨海大桥设计成桥态计算38-51
- 3.3.1 简化的悬索桥平衡态计算方法38-43
- 3.3.2 精确平衡状态分析43-46
- 3.3.3 唐山湾跨海大桥设计成桥态结构线形及内力的计算46-51
- 3.4 本章小结51-53
- 第四章 自锚式悬索桥静力分析及参数影响分析53-74
- 4.1 车道、人群荷载作用计算分析53-58
- 4.1.1 活载作用分析53-55
- 4.1.2 车辆、人群荷载作用下分析55-57
- 4.1.3 恒载作用及活载作用下相关指标对比57-58
- 4.2 温度效应分析58-62
- 4.2.1 温度作用下主梁及主塔内力图58-59
- 4.2.2 温度作用下缆索应力59-61
- 4.2.3 温度作用下主塔部分内力61-62
- 4.3 荷载组合效应计算分析62-65
- 4.3.1 荷载组合工况62
- 4.3.2 荷载组合下主梁和主塔控制截面应力62-63
- 4.3.3 荷载组合下主缆及吊索内力63-64
- 4.3.4 荷载组合下主梁及主塔控制点位移64-65
- 4.4 结构参数变化对自锚式悬索桥静力特性的影响65-73
- 4.4.1 矢跨比变化的影响65-66
- 4.4.2 主缆抗拉刚度的影响66-68
- 4.4.3 吊索抗拉刚度的影响68-69
- 4.4.4 主梁刚度的影响69-70
- 4.4.5 主塔刚度的影响70-72
- 4.4.6 恒载集度的影响72-73
- 4.5 本章小结73-74
- 第五章 结构参数变化对自锚式悬索桥动力性能影响分析74-88
- 5.1 悬索桥自振特性理论74-76
- 5.1.1 固有振动特征方程的建立74-75
- 5.1.2 特征方程的求解方法75-76
- 5.2 唐山湾跨海大桥自振特性分析76-79
- 5.2.1 唐山湾跨海大桥部分固有频率及振型76-78
- 5.2.2 自振结果分析78-79
- 5.3 自锚式悬索桥结构参数变化对动力特性的影响分析79-86
- 5.3.1 主缆参数的影响79-81
- 5.3.2 主梁参数的影响81-84
- 5.3.3 吊索参数的影响84-85
- 5.3.4 桥塔参数的影响85-86
- 5.4 本章小结86-88
- 第六章 结论与展望88-90
- 6.1 结论88-89
- 6.2 展望89-90
- 参考文献90-92
- 致谢92-93
- 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文93
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