波形钢腹板PC组合箱梁扭转和动力特性分析

发布时间：2017-03-31 03:24

  本文关键词：波形钢腹板PC组合箱梁扭转和动力特性分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：波形钢腹板PC组合梁桥是一种上世纪80年代开始出现的新型桥梁结构,通过使用钢腹板替换传统混凝土腹板,使得桥梁结构自重减轻,结构受力更加合理,现已广泛应用于连续梁桥、斜拉桥等各类大跨度桥梁结构中。其轻盈美观、坚固耐用的特点使得该类型桥梁的应用前景更加广阔,而国内外对其的研究成果也越来越多,研究的方向也愈加丰富。目前对于波形钢腹板PC组合箱梁的静力分析如抗弯、抗扭、抗剪和稳定性分析等方面已有了大量的研究成果,但对于该桥型结构动力方面的研究稍显不足。通过将结构的扭转分析方法和振动分析方法结合起来,利用已有的剪切模量和等效扭转刚度的计算方法,推导出波形钢腹板PC组合简支梁在考虑约束扭转作用下的自振频率计算公式。然后打造模型试验梁,并使用有限元软件建立波形钢腹板简支梁的仿真模型,分析了模型的各阶振型特性,再通过测得的频率数据和振型,与推导出的公式所计算的结果,经过对比分析之后,得出扭转振型的分布规律,并验证了计算公式的准确性。为了研究横隔板对扭转动力特性的影响,在有限元仿真模型的基础之上通过改变横隔板数量和位置,得出了最有效的横隔板布置形式,以及横隔板数量对于波形钢腹板简支箱梁的影响。以兰州市雁白黄河大桥为原型,运用MIDAS软件,对该桥进行了有限元地震反应分析,通过对波形钢腹板的等效置换,将地震反应结果与等效后的混凝土箱梁进行了对比,对比结果显示波形钢腹板连续梁桥具有更好的抗震性能。
【关键词】：波形钢腹板 地震反应 扭转振动 有限元 横隔板
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.216
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 波形钢腹板PC组合梁的发展现状8-10
• 1.2 波形钢腹板PC组合梁的构造形式10-11
• 1.2.1 钢腹板构造形式10
• 1.2.2 钢腹板与混凝土连接形式10-11
• 1.3 波形钢腹板PC组合梁的结构特点11-12
• 1.4 国内外波形钢腹板PC组合梁桥的的研究现状12-14
• 1.4.1 波形钢腹板组合箱梁桥扭转和畸变研究现状13
• 1.4.2 波形钢腹板组合箱梁桥动力特性研究现状13-14
• 1.5 本文的主要研究任务14-15
• 2 波形钢腹板箱梁扭转振动分析15-25
• 2.1 概述15
• 2.1.1 横隔板对抗扭刚度的影响15
• 2.1.2 箱梁的扭转振动15
• 2.2 箱梁约束扭转分析的基本方法15-16
• 2.3 桥梁的动力性能分析方法16-20
• 2.4 考虑约束扭转的扭转振动自振频率公式推导20-23
• 2.5 截面的有效剪切模量23
• 2.6 截面的扭转刚度23-25
• 3 波形刚腹板简支梁扭转振动试验及有限元分析25-43
• 3.1 波形钢腹板的扭转振动25
• 3.2 模型试验研究25-30
• 3.2.1 桥梁的动力测试方法25-26
• 3.2.2 试验梁的尺寸及材料参数26-27
• 3.2.3 波形钢腹板的连接方式27-29
• 3.2.4 体外预应力钢筋的布置29-30
• 3.3 有限元模型动力分析30-33
• 3.4 计算结果对比分析33-34
• 3.5 横隔板对桥梁扭转动力特性的影响34
• 3.6 不同横隔板工况设置下结构的扭转动力特性34-43
• 3.6.1 工况设置34-35
• 3.6.2 有限元模型计算结果35-40
• 3.6.3 结果对比分析40-43
• 4 波形钢腹板连续梁桥的地震反应分析43-72
• 4.1 概述43
• 4.2 反应谱理论的基本概念43-44
• 4.3 反应谱理论的基本假设44
• 4.4 反应谱的组合方法44-46
• 4.5 有限元模型的反应谱计算46-54
• 4.5.1 模型的基本情况46-48
• 4.5.2 模型的反应谱计算工况48-49
• 4.5.3 波形钢腹板连续梁有限元模型反应谱分析49-54
• 4.6 波形钢腹板箱梁桥与等效混凝土箱梁桥反应谱对比分析54-61
• 4.6.1 波形钢腹板与普通混凝土腹板等效计算方法54-55
• 4.6.2 等效混凝土箱梁有限元模型反应谱分析55-61
• 4.7 反应谱对比结果61-64
• 4.7.1 关键截面位移对比61-63
• 4.7.2 关键截面内力对比63-64
• 4.8 时程对比分析64-66
• 4.9 时程分析结果66-72
• 5 结论72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-77
• 攻读学位期间的研究成果77

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