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原文传递大跨度三主钢桁梁铁路斜拉桥基准有限元模型研究

论文题名：	大跨度三主钢桁梁铁路斜拉桥基准有限元模型研究
关键词：	铁路斜拉桥;基准有限元模型;结构参数;动力特性;模态参数识别
摘要：	有限元模型是基于模型研究工作的基础，比如抗震抗风设计、模型修正与确认、结构损伤识别和健康监测等，因此一个精确的有限元模型非常重要。初始模型因理想化假定和简化很难反映结构的真实状态，因此有必要对初始模型进行验证和修正。本文以安庆铁路长江大桥-主跨580m三主桁梁四线高速铁路斜拉桥为工程背景，首先采用空间整体模型的建模策略建立了安庆铁路长江大桥的初始有限元模型，分析了结构固有频率对结构参数的敏感性。基于大桥成桥时的线形测试、索力测试和环境振动试验，对基于设计图纸建立的初始有限元模型进行调整，建立了安庆铁路长江大桥的基准有限元模型，给出了建立大跨度钢桁梁铁路斜拉桥基准有限元模型的方法和步骤。所建立的安庆铁路长江大桥的基准有限元模型，是分析该桥在各类复杂荷载作用下的静动力响应的基础，并为运营期间的检测维修，安全评估和健康监测提供指导。论文研究具有重要的理论意义和工程实用价值。　　论文的主要研究工作和结论包括: 　　1.基于安庆铁路长江大桥设计图纸，给出了确定大跨度斜拉桥初始平衡构型的方法和步骤，即以实测桥面线形为主要目标和实测索力为次要目标相结合的方法。分析结果表明，该方法可以很好地确定斜拉桥的初始平衡构型。　　2.详细分析计算了安庆铁路长江大桥的固有频率对结构构件参数的敏感性，结果表明:构件的弹性模量和质量密度对结构固有频率都会对桥梁的固有频率都有影响，一阶竖弯频率对斜拉索的弹性模量较为敏感，一阶侧弯频率和一阶扭转频率对主桁架的弹性模量较为敏感。　　3.实测了安庆铁路长江大桥成桥初始线形和索力，进行了实桥的环境振动试验，采用峰值法和随机子空间识别方法，分别识别出了大桥的模态参数。结果表明，两种独立的方法识别出的模态参数吻合良好，环境振动试验能够识别出大跨度斜拉桥的模态参数。　　4.详细探讨了大跨度三主钢桁梁斜拉桥有限元建模中的几个问题，包括初始平衡构型、斜拉索的垂度效应、恒载几何非线性以及正交异性桥面板的简化模拟。分析结果表明，大变形效应对结构的静力分析影响较小，斜拉索的垂度效应对结构固有频率的影响较小，但是对结构静力分析影响较大，保留正交异性桥面板整体空间构型，可以较好的反映正交异性桥面板整体空间行为。　　5.空间整体建模策略和实测数据验证相结合的方法是建立大跨度斜拉桥基准有限元模型的一种有效的方法。该方法始于初始平衡构型，并基于敏感性分析结果，适当调整材料参数，使得有限元模型分析结果与实测结果尽可能地吻合。经调整后的有限元模型可以作为安庆铁路长江大桥的基准有限元模型，能够分析该桥在各类复杂荷载作用下的静动力响应，并为运营期间的检测维修，安全评估和健康监测提供指导。
作者：	韩州斌
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	任伟新
授予学位：	硕士
授予学位单位：	合肥工业大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文