大跨度辐射形斜拉管桥风振响应研究

发布时间：2023-04-30 02:13

　　斜拉管桥是油气输送工程中常用的跨越结构形式,是典型的超柔性结构,具有很强的非线性特征。与一般的公路桥梁相比,其结构的整体刚度更小。因此,在风荷载的作用下,斜拉管桥结构出现风致振动的可能性比普通的公路桥梁要大得多,特别是大跨度斜拉管桥更容易出现较不利风振响应,对结构造成有害影响。而一旦斜拉管桥发生破坏,不仅会造成巨大的经济损失,而且也会造成严重的环境污染。因此针对斜拉管桥系统进行风振响应分析具有十分重要的现实意义。而国内专门针对此类斜拉管桥的风振响应研究较少。本文借鉴大跨度桥梁风振响应研究的基本思路,在风振理论、结构非线性理论、管桥的动力特性、风荷载的数值模拟等理论的基础上,对大跨度斜拉管桥的风振响应进行了研究。主要内容如下:(1)针对斜拉管桥的结构特点,利用Abaqus软件建立斜拉管桥的三维有限元模型,确定其所受约束、部件之间的接触方式、加载条件和校核标准;(2)阐述了影响斜拉管桥几何非线性的三个主要因素,并应用改进的温度循环迭代法确定了斜拉索初始索力,在此基础上对斜拉管桥进行了非线性静力分析,确定其成桥状态,同时模拟了辅助墩及其位置对斜拉管桥静力结果的影响;(3)在成桥状态的基础上对...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景及意义
    1.3 斜拉管桥发展现状及存在问题
        1.3.1 斜拉管桥发展现状
        1.3.2 斜拉管桥研究存在的问题
    1.4 斜拉管桥风致振动理论研究现状
        1.4.1 颤振理论
        1.4.2 抖振理论
    1.5 论文内容及技术路线
第2章 斜拉管桥有限元模型的建立
    2.1 有限元数值分析理论及Abaqus软件简介
        2.1.1 有限元法基本思想
        2.1.2 有限元法的优越性
        2.1.3 Abaqus软件简介
    2.2 拟建斜拉管桥结构简介
    2.3 材料特性和单元类型的选取
        2.3.1 材料特性
        2.3.2 单元类型
    2.4 有限元模型的建立
        2.4.1 模型的简化及假设
        2.4.2 三维模型的构建
        2.4.3 网格的划分
    2.5 约束、加载条件及校核标准
        2.5.1 约束
        2.5.2 加载条件与校核标准
    2.6 本章小结
第3章 斜拉管桥的静载荷分析
    3.1 几何非线性基本理论
        3.1.1 斜拉索垂度效应
        3.1.2 结构大变形效应
        3.1.3 弯矩和轴向力组合效应
        3.1.4 Abaqus关于非线性问题的求解
    3.2 斜拉管桥初始索力确定方法
        3.2.1 Abaqus初始应力施加方法简介
        3.2.2 改进的基于温度循环迭代法索力的施加过程
    3.3 成桥状态的非线性静力分析
        3.3.1 斜拉管桥静荷载分析
        3.3.2 辅助墩对静力结果的影响
    3.4 斜拉管桥非线性动力特性分析
        3.4.1 斜拉管桥固有频率提取
        3.4.2 结构动力特性影响因素分析
    3.5 本章小结
第4章 脉动风场的数值模拟
    4.1 自然风的特性
    4.2 脉动风场模拟理论
    4.3 风速模拟的谐波合成法
        4.3.1 基本假定
        4.3.2 随机风速样本的生成
    4.4 考虑桥塔风效应的随机风场模拟
        4.4.1 脉动风场模拟参数设置
        4.4.2 脉动风谱的选择
        4.4.3 脉动风速的matlab数值模拟
    4.5 脉动风荷载的模拟
    4.6 本章小结
第5章 斜拉管桥风振响应研究
    5.1 斜拉管桥随机风振响应模拟
    5.2 拉索初始应力对结构风振响应的影响
    5.3 辅助墩及其位置对结构风振响应的影响
    5.4 风初始攻角对结构风振响应的影响
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要研究结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
    附录A 脉动风速及风荷载模拟编程
攻读硕士学位期间取得的研究成果



本文编号：3806207