基于状态空间法的分段变截面吊杆张拉力分析方法
发布时间：2022-02-09 07:49
吊杆是下承式和中承式拱桥的关键受力构件,施工过程中它的张拉力不仅控制整个桥梁结构受力的合理性,而且影响主梁的线型、桥面的平顺和成桥后行车的安全舒适性,因此吊杆张拉力是评估拱桥结构状态的一个重要指标。桥梁运营阶段的吊杆张拉力也是评估吊杆疲劳特性的一个重要指标。因此,精确地测定吊杆张拉力是拱桥施工和运营中的重要工作。本文主要工作及研究结论具体如下:（1）针对分段变截面拱桥吊杆的动力特性,按照梁模型对吊杆进行模拟,发展了一种基于状态空间法的精确分析方法,可详细考虑吊杆各部分不同的截面特性和材料参数,以及吊杆两端实际较为复杂的边界条件,给出了吊杆自由振动的频率与其张拉力的关系。通过某实际拱桥的吊杆张拉力测试数据以及有限元分析的结果,验证了该方法。当吊杆的索体长度大于某个值时,将本文方法与经典的弦理论公式相结合,识别出与索体长度相关的吊杆有效计算长度,可在实际工程中运用弦理论公式方便地计算吊杆张拉力。（2）将基于状态空间法的梁模型精确分析理论拓展至梁-索混合模型,并将梁-索混合理论分别与梁理论、实测、有限元分析的结果进行对比,验证了该理论的可靠性和精度。对比梁模型,梁-索混合模型相对实测结果的误...
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１中承式洪桥（巫山长江大桥）
浙江大学硕士学位论文?第２章基于状态空间法的梁模型精确分析理论??２．１分析理论??考虑如图２－１所示的拱桥吊杆，两端由于张拉施工和构造等原因，设置了一定长度的??叉耳、连接螺杆、调节套筒、连接头和锚头等构件。显然，采用均勻截面柔性索假设的常??规模型并不适用，采用柔性索撗向振动理论得到的频率与吊杆张拉力的解析关系也不再成??立，需要发展新的分析方法。??下吊点定位点Ａ（柱销中心）?上吊点定位点Ｂ（柱销中心）??■－一?ｌ?－－－Ｉ?ｒ??连接螺杆调节套简连接头下锚头?＿体?上锚头叉耳柱销??今士?—十－３Ｃ－十??图２－１拱桥吊杆示意图??为此，本文采用截面特性分段变化的受轴向张拉力的Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｍｏｕｌｌｉ梁来模拟这种吊??杆，如图２－２所示。不失一般性，我们假设吊杆中不同截面特性和材料参数的梁段共有》??段。??Ｅｉ，?ｐｉ，乂丨，??Ｋ〇〇?１?２?／?／ｖ／?ｎ?Ｋ０ｉ??ｗ—ｉ?丨??１???＾?＾Ｍ＇Ｏ?Ｋｗ／＿?＾??ｒｒｒ?ｒ４￣ｒ??Ｉ?１?ｈ?＾?１?１??Ｌ｜?Ｚ／２?Ｌｔ?Ｌ＞ｎ－＼?Ｌ”??图２－２拱桥吊杆的载面特性分段变化的梁模型??图２－２中￡为弹性模量，／为抗弯惯性矩，：Ｔ为吊杆张力，ｐ为质量密度，４为横截面??积，下标／表示第／梁段的特性。为了考虑工程中吊杆两端实际的边界条件，在两端分别??设置具有横向刚度和扭转刚度的弹簧，并分别用尺《０、人＼＜表示横向弹簧刚度，人‘、人表??示转动弹簧刚度。通过调整弹簧刚度的大小，可模拟简支、固支以及一般弹性支撑的边界??条件。??对于如图２－２所示的分段变截面梁，先取第／段梁段为分析对
浙江大学硕士学位论文?第２章基于状态空间法的梁模型精确分析理论??２．１分析理论??考虑如图２－１所示的拱桥吊杆，两端由于张拉施工和构造等原因，设置了一定长度的??叉耳、连接螺杆、调节套筒、连接头和锚头等构件。显然，采用均勻截面柔性索假设的常??规模型并不适用，采用柔性索撗向振动理论得到的频率与吊杆张拉力的解析关系也不再成??立，需要发展新的分析方法。??下吊点定位点Ａ（柱销中心）?上吊点定位点Ｂ（柱销中心）??■－一?ｌ?－－－Ｉ?ｒ??连接螺杆调节套简连接头下锚头?＿体?上锚头叉耳柱销??今士?—十－３Ｃ－十??图２－１拱桥吊杆示意图??为此，本文采用截面特性分段变化的受轴向张拉力的Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｍｏｕｌｌｉ梁来模拟这种吊??杆，如图２－２所示。不失一般性，我们假设吊杆中不同截面特性和材料参数的梁段共有》??段。??Ｅｉ，?ｐｉ，乂丨，??Ｋ〇〇?１?２?／?／ｖ／?ｎ?Ｋ０ｉ??ｗ—ｉ?丨??１???＾?＾Ｍ＇Ｏ?Ｋｗ／＿?＾??ｒｒｒ?ｒ４￣ｒ??Ｉ?１?ｈ?＾?１?１??Ｌ｜?Ｚ／２?Ｌｔ?Ｌ＞ｎ－＼?Ｌ”??图２－２拱桥吊杆的载面特性分段变化的梁模型??图２－２中￡为弹性模量，／为抗弯惯性矩，：Ｔ为吊杆张力，ｐ为质量密度，４为横截面??积，下标／表示第／梁段的特性。为了考虑工程中吊杆两端实际的边界条件，在两端分别??设置具有横向刚度和扭转刚度的弹簧，并分别用尺《０、人＼＜表示横向弹簧刚度，人‘、人表??示转动弹簧刚度。通过调整弹簧刚度的大小，可模拟简支、固支以及一般弹性支撑的边界??条件。??对于如图２－２所示的分段变截面梁，先取第／段梁段为分析对
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于频率测试标定张弦结构拉索索力研究[J]. 马红旭,陈志华,刘红波,李志国,郭明渊. 空间结构. 2018(04)
[2]基于频率法的质量块影响索力敏感性分析[J]. 于孟生,郝天之,陈齐风,谢军. 建筑结构. 2017(S1)
[3]基于有限元等效索长的振动频率法[J]. 何雄君,杨永超,肖祥,王进军. 桥梁建设. 2016(06)
[4]两类典型边界下桥梁吊杆频率估计公式化研究[J]. 唐光武,梁海明,廖敬波,孟利波. 公路交通技术. 2015(06)
[5]基于Android的Java程序设计移动学习平台[J]. 卢冶,张小立. 计算机教育. 2014(22)
[6]频率法测连续梁拱桥吊杆索力影响因素研究[J]. 吴焕庆,欧阳永金,刘世忠. 世界桥梁. 2013(04)
[7]复杂边界条件下基于频率法的吊杆张力测定研究[J]. 何伟,陈淮,王博,胡锋. 土木工程学报. 2012(03)
[8]系杆拱桥吊杆索力测试研究[J]. 赵洋,李树山,李晓克. 工程抗震与加固改造. 2011(04)
[9]基于频率法对系杆拱桥吊杆索力测试的分析[J]. 毛亚娜,刘世忠,叶丹. 兰州交通大学学报. 2010(01)
[10]张弦梁结构振动方法索力识别（Ⅰ）:振动特性的参数分析[J]. 张宇鑫,李国强,赵世峰. 振动与冲击. 2009(03)
博士论文
[1]等离激元波导中模式调控与应用的研究[D]. 程庆庆.南京大学 2015
硕士论文
[1]基于频率法的拉索索力监测的应用研究[D]. 蒋勇.浙江大学 2013
[2]频率法在钢管混凝土吊杆拱桥索力测试中的研究与应用[D]. 吴晓亮.合肥工业大学 2010
[3]基于频率法的拉索索力自动测量技术研究[D]. 张亮.重庆大学 2008
本文编号：3616636
【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１中承式洪桥（巫山长江大桥）
浙江大学硕士学位论文?第２章基于状态空间法的梁模型精确分析理论??２．１分析理论??考虑如图２－１所示的拱桥吊杆，两端由于张拉施工和构造等原因，设置了一定长度的??叉耳、连接螺杆、调节套筒、连接头和锚头等构件。显然，采用均勻截面柔性索假设的常??规模型并不适用，采用柔性索撗向振动理论得到的频率与吊杆张拉力的解析关系也不再成??立，需要发展新的分析方法。??下吊点定位点Ａ（柱销中心）?上吊点定位点Ｂ（柱销中心）??■－一?ｌ?－－－Ｉ?ｒ??连接螺杆调节套简连接头下锚头?＿体?上锚头叉耳柱销??今士?—十－３Ｃ－十??图２－１拱桥吊杆示意图??为此，本文采用截面特性分段变化的受轴向张拉力的Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｍｏｕｌｌｉ梁来模拟这种吊??杆，如图２－２所示。不失一般性，我们假设吊杆中不同截面特性和材料参数的梁段共有》??段。??Ｅｉ，?ｐｉ，乂丨，??Ｋ〇〇?１?２?／?／ｖ／?ｎ?Ｋ０ｉ??ｗ—ｉ?丨??１???＾?＾Ｍ＇Ｏ?Ｋｗ／＿?＾??ｒｒｒ?ｒ４￣ｒ??Ｉ?１?ｈ?＾?１?１??Ｌ｜?Ｚ／２?Ｌｔ?Ｌ＞ｎ－＼?Ｌ”??图２－２拱桥吊杆的载面特性分段变化的梁模型??图２－２中￡为弹性模量，／为抗弯惯性矩，：Ｔ为吊杆张力，ｐ为质量密度，４为横截面??积，下标／表示第／梁段的特性。为了考虑工程中吊杆两端实际的边界条件，在两端分别??设置具有横向刚度和扭转刚度的弹簧，并分别用尺《０、人＼＜表示横向弹簧刚度，人‘、人表??示转动弹簧刚度。通过调整弹簧刚度的大小，可模拟简支、固支以及一般弹性支撑的边界??条件。??对于如图２－２所示的分段变截面梁，先取第／段梁段为分析对
浙江大学硕士学位论文?第２章基于状态空间法的梁模型精确分析理论??２．１分析理论??考虑如图２－１所示的拱桥吊杆，两端由于张拉施工和构造等原因，设置了一定长度的??叉耳、连接螺杆、调节套筒、连接头和锚头等构件。显然，采用均勻截面柔性索假设的常??规模型并不适用，采用柔性索撗向振动理论得到的频率与吊杆张拉力的解析关系也不再成??立，需要发展新的分析方法。??下吊点定位点Ａ（柱销中心）?上吊点定位点Ｂ（柱销中心）??■－一?ｌ?－－－Ｉ?ｒ??连接螺杆调节套简连接头下锚头?＿体?上锚头叉耳柱销??今士?—十－３Ｃ－十??图２－１拱桥吊杆示意图??为此，本文采用截面特性分段变化的受轴向张拉力的Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｍｏｕｌｌｉ梁来模拟这种吊??杆，如图２－２所示。不失一般性，我们假设吊杆中不同截面特性和材料参数的梁段共有》??段。??Ｅｉ，?ｐｉ，乂丨，??Ｋ〇〇?１?２?／?／ｖ／?ｎ?Ｋ０ｉ??ｗ—ｉ?丨??１???＾?＾Ｍ＇Ｏ?Ｋｗ／＿?＾??ｒｒｒ?ｒ４￣ｒ??Ｉ?１?ｈ?＾?１?１??Ｌ｜?Ｚ／２?Ｌｔ?Ｌ＞ｎ－＼?Ｌ”??图２－２拱桥吊杆的载面特性分段变化的梁模型??图２－２中￡为弹性模量，／为抗弯惯性矩，：Ｔ为吊杆张力，ｐ为质量密度，４为横截面??积，下标／表示第／梁段的特性。为了考虑工程中吊杆两端实际的边界条件，在两端分别??设置具有横向刚度和扭转刚度的弹簧，并分别用尺《０、人＼＜表示横向弹簧刚度，人‘、人表??示转动弹簧刚度。通过调整弹簧刚度的大小，可模拟简支、固支以及一般弹性支撑的边界??条件。??对于如图２－２所示的分段变截面梁，先取第／段梁段为分析对
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于频率测试标定张弦结构拉索索力研究[J]. 马红旭,陈志华,刘红波,李志国,郭明渊. 空间结构. 2018(04)
[2]基于频率法的质量块影响索力敏感性分析[J]. 于孟生,郝天之,陈齐风,谢军. 建筑结构. 2017(S1)
[3]基于有限元等效索长的振动频率法[J]. 何雄君,杨永超,肖祥,王进军. 桥梁建设. 2016(06)
[4]两类典型边界下桥梁吊杆频率估计公式化研究[J]. 唐光武,梁海明,廖敬波,孟利波. 公路交通技术. 2015(06)
[5]基于Android的Java程序设计移动学习平台[J]. 卢冶,张小立. 计算机教育. 2014(22)
[6]频率法测连续梁拱桥吊杆索力影响因素研究[J]. 吴焕庆,欧阳永金,刘世忠. 世界桥梁. 2013(04)
[7]复杂边界条件下基于频率法的吊杆张力测定研究[J]. 何伟,陈淮,王博,胡锋. 土木工程学报. 2012(03)
[8]系杆拱桥吊杆索力测试研究[J]. 赵洋,李树山,李晓克. 工程抗震与加固改造. 2011(04)
[9]基于频率法对系杆拱桥吊杆索力测试的分析[J]. 毛亚娜,刘世忠,叶丹. 兰州交通大学学报. 2010(01)
[10]张弦梁结构振动方法索力识别（Ⅰ）:振动特性的参数分析[J]. 张宇鑫,李国强,赵世峰. 振动与冲击. 2009(03)
博士论文
[1]等离激元波导中模式调控与应用的研究[D]. 程庆庆.南京大学 2015
硕士论文
[1]基于频率法的拉索索力监测的应用研究[D]. 蒋勇.浙江大学 2013
[2]频率法在钢管混凝土吊杆拱桥索力测试中的研究与应用[D]. 吴晓亮.合肥工业大学 2010
[3]基于频率法的拉索索力自动测量技术研究[D]. 张亮.重庆大学 2008
本文编号：3616636
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