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非对称空间异型蝶式钢拱桥静动力特性研究及地震反应分析
| 论文题名： | 非对称空间异型蝶式钢拱桥静动力特性研究及地震反应分析 |
| 关键词： | 钢拱桥;地震响应;静动力特性;有限元计算 |
| 摘要： | 以杭州九沙钢拱桥为工程实例，采用有限元程序MIDAS/Civil建立该拱桥空间有限元计算模型，首先选择关键控制截面并绘制影响线，然后根据规范施加活载作用：车辆荷载加人群荷载，计算出最大内力和最大位移，得出了很多关于异型拱桥受力状态的重要结论，后面一章里分7种工况计算该桥的稳定系数，并对比分析风撑形式、位置、数量以及风撑壁厚等因素对这类拱桥结构稳定性能的影响。最后研究了该拱桥的结构动力反映，首先计算分析了拱桥自振动力特性，求出其自有振动周期和振型，然后用反应谱输入方法研究其内力特性，并得出重要结论： 1.在静力分析中，边拱、中拱及主梁的内力、应力以及应变满足规范要求。其中，在各种活荷载单独作用和组合作用下，边拱的受力要普遍大于中拱受力，外纵梁的内力和挠度要大于内纵梁。横向风载对桥梁结构的受力状态影响较为明显。 2.对拱桥特殊结构斜撑和拉杆经行优化，得出斜撑角度和拉杆预应力的变化对主梁和吊杆受力影响均较大。对局部构件建立实体单元模型，分析结果表明，风撑与拱肋连接部位应力状况不均匀，边拱由一道变两道的分叉节点处有较大应力存在。 3.在稳定分析方面，不设置风撑会导致拱桥一阶稳定系数大幅下降，其失稳表现为面外失稳；对结构稳定性影响最大的是桥面上1/4处的风撑，而拱顶附近风撑对稳定性影响不大；当拱肋关键点布置风撑后，改变其他位置的风撑数量，稳定系数的变化不明显；当风撑壁厚较小时，随着壁厚增大，桥梁的横向稳定性得到提高，但拱肋面内稳定系数却有所降低。 4.动力分析方面，该拱桥自振频率符合钢结构振动频率范畴，反应谱法计算地震响应分析结果表明，计算到前30阶时，各项振型参与质量均达到了90％以上，拱桥大部分构件在材料容许应力范围内，少数构件需要采取措施。并在反应谱分析地震响应方面，得出相关构件内力和位移重要结论。 |
| 作者： | 刘毅 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 韩振勇;汤洪雁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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