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边界条件变化对吊杆张力的影响研究
| 论文题名： | 边界条件变化对吊杆张力的影响研究 |
| 关键词： | 拱桥;吊杆;张力测试;边界条件 |
| 摘要： | 中、下承式拱桥是一种应用广泛的新型桥梁，近年来在我国得到大力发展，但由于吊杆失效、锈蚀断裂等原因导致桥梁垮塌的事故屡屡发生，吊杆作为拱桥主要承重构件，对其张力的识别具有重要研究意义。振动法是目前工程上最常用的吊杆张力测试方法，通过现场测得吊杆自振频率，再根据理论公式算得吊杆张力。实际工程中振动法测试吊杆张力会受到外界环境等因素的影响，边界条件可能处于不断变化的状态，会对吊杆张力测试造成误差。 本文以郑州刘江黄河大桥为研究背景，对影响吊杆张力测试的因素以及拱肋侧倾和桥面系振动两种边界条件变化对吊杆张力测试的影响进行研究。本文主要研究内容及成果如下： （1）总结了拱桥吊杆分类及构造；从工作原理、适用范围、优缺点等方面对比分析了目前常用的吊杆张力测试方法；基于能量法推导了弦模型和梁模型的理论计算公式，认为实际工程拱桥吊杆应考虑抗弯刚度，采用梁模型计算张力。 （2）分析了吊杆张力测试的影响因素，并以郑州刘江黄河大桥为研究背景，对其不同长度吊杆的刚度、边界条件以及等效计算长度进行识别。 （3）基于有限元法，使用Abaqus建立拱桥吊杆模型，通过改变吊杆端面节点位移，模拟拱肋侧倾和桥面系振动以及两种边界条件同时作用等边界条件变化对吊杆张力的影响。吊杆内应力状态可以直接体现吊杆张力，研究发现，拱肋侧倾对吊杆内最大名义应力σmax影响明显；桥面系振动对吊杆自振频率和最大名义应力均有影响。通过总结两种边界条件对其平均应力σm与最大名义应力σmax的影响规律，分别给出拱肋侧倾与桥面系振动以及两种边界条件同时变化对短吊杆、中长吊杆以及长吊杆的影响系数。通过实例验证，考虑边界条件变化的影响系数K计算吊杆应力误差更小。 |
| 作者： | 秦泽强 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 何容;徐建国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北水利水电大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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