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高墩大跨桥梁抖振时域分析及抖振疲劳研究
| 论文题名： | 高墩大跨桥梁抖振时域分析及抖振疲劳研究 |
| 关键词： | 连续刚构桥;时域分析;抖振响应;疲劳损伤 |
| 摘要： | 随着人们生活质量的不断提高，便捷的交通也成为人们日益关注的焦点。连续刚构桥是一种较为常见的桥型，交通的发展使得连续刚构桥梁也越来越趋于高墩大跨方向发展，整体刚度已不如从前，那么风荷载引起的结构问题便日益突出并成为桥梁工程界亟待解决的重点问题。自然风中的脉动紊流分量会引起桥梁结构物的风致抖振，这种振动是在任意风速下都会产生的限幅振动。这种风致振动虽不会像颤振一样引起毁灭性的破坏，但是会导致结构的大变形，影响行车安全和驾驶人的舒适性。由抖振力引起频繁的应力循环会产生结构疲劳，缩短桥梁使用寿命。因此，本文以高墩大跨度连续刚构桥实桥为研究对象，利用ANSYS的APDL语言二次开发功能以及MATLAB程序语言进行施工及成桥阶段风致抖振响应研究，应用Miner线性累积损伤准则进行了抖振力荷载作用下桥梁结构危险部位疲劳损伤的研究。主要内容包括： 1）基于谐波合成法对骑骡沟大桥所处地理位置的脉动风风场进行模拟，对模拟风速的功率谱与目标谱进行对比。 2）基于大型有限元软件建立骑骡沟大桥施工阶段及成桥阶段有限元模型，计算该桥动力特性。并对骑骡沟大桥施工阶段及成桥阶段静力风荷载作用下的风致响应进行计算分析。 3）运用Matrix27单元使得自激力通过矩阵形式在有限元模型中实现参数化模拟。 4）运用ANSYS瞬态动力分析将脉动风转化为时域化的抖振力荷载。对仅考虑Davenport准定常抖振力荷载的桥梁进行时域分析，其次添加模型气动自激力并计算考虑自激力的抖振响应，与未考虑自激力的工况做对比。 5）计算北山大桥主梁关键点应力谱，运用雨流计数法对应力时程进行统计分析并得出应力循环及应力幅。根据关键点在采样时距中的应力循环和应力幅运用Miner线性累积损伤准则计算采样时距的疲劳累积损伤并根据疲劳累积损伤计算抖振力荷载作用下该桥危险点的疲劳寿命。 |
| 作者： | 闵亚芝 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 杨光辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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