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大跨度钢管混凝土拱桥施工过程中拉索的非线性动力分析
| 论文题名： | 大跨度钢管混凝土拱桥施工过程中拉索的非线性动力分析 |
| 关键词： | 大跨钢管混凝土拱桥;索拱结构;非线性振动;拉索抗拉刚度;有限元分析 |
| 摘要： | 随着我国桥梁事业的发展，桥梁的跨度也在不断增大，钢管混凝土拱桥因其独特的优势，已成为现代大跨度桥梁的重要桥型之一。而索作为临时结构在钢管混凝土拱桥施工过程中的应用也越来越频繁。与刚性主拱相比，由于拉索具有柔度大、质量轻和阻尼小的特点，在主拱较小的激励作用下就极有可能发生非线性振动，其幅度远大于拉索自身振动时的振幅。一旦发生处理起来比较困难，并且可能造成结构的破坏。因此，对大跨度钢管混凝土拱桥施工过程中存在的拉索非线性振动进行分析是有必要的。 本文在国内外学者已有的研究基础上，首先从有限元建模分析的角度出发，利用ANSYS软件建立了典型节段索拱组合结构的平面简化模型。为了更准确得到拉索垂度引起的拉索几何非线性，拉索采用了两节点多段直杆单元模拟，同时对给定不同基本参数下的结构进行对比分析，从有限元的角度研究了主拱刚度和拉索抗拉刚度对索拱组合结构振动的影响。在理论分析上，对钢管混凝土拱桥施工过程中柔性拉索与刚性拱共同受力的组合结构进行了一定的简化处理，同时引入必要的理论假设，基于哈密顿变分原理，建立了索和拱共同振动的动力方程，并结合索拱组合结构的变形协调条件及相应的边界条件，得到了可用于索拱组合结构进行动力性质定性分析及定量分析的数学模型。运用多尺度摄动法分析拉索的运动微分方程，分析结果表明拉索振动存在有1:1和2:1两个共振区间。在此基础上结合数值分析方法对影响拉索非线性振动的因素进行了量化的分析，分别从主拱激励频率、激励幅值、拉索初始索力和拉索阻尼以及初始位移条件等因素方面分析了它们对拉索非线性振动的影响。 |
| 作者： | 张勇 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 颜东煌;易壮鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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