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一种大压缩比的空中可展拱桥的方案设计与分析
| 论文题名： | 一种大压缩比的空中可展拱桥的方案设计与分析 |
| 关键词： | 可展桥梁;剪式铰结构;结构性能;运动分析;承载能力 |
| 摘要： | 基于非战争救援行动及战时高机动工程保障对可快速架设桥梁的迫切需求，本文借鉴现有的可展结构形式，将可展结构应用于桥梁主体结构，设计了一种可以空运和空中快速架设的可展桥梁结构。应用数值仿真和实物缩尺模型试验的方法对新型可展拱桥的展收运动过程和承载能力进行了分析。主要工作和创新性成果如下： （1）根据可展桥梁的设计目的，提出了一种新型可展桥梁的总体设计方案。根据可展结构的技术指标，并结合对国内外现有可展桥梁的考察，明确了该可展桥梁的技术指标；通过方案比选确定了桥梁类型为拱桥，拱轴线形式为圆弧形；使用三维设计软件Solidworks完成了可展拱桥各部件的设计和可展拱桥的虚拟装配，并对可展拱桥整体进行干涉检查。 （2）根据可展拱桥各个部件之间的连接关系，采用几何拓扑学方法，得到了可展拱桥主体结构的结构拓扑图；根据几何约束条件，以铰接点位置坐标为未知量建立了可展拱桥主体结构的完整几何约束方程，通过对方程进行求解，得到了0-5s内各铰接点的位移和速度变化曲线。 （3）通过运动学仿真分析验证了可展拱桥的展收性能，得到了各铰接点的运动规律，将理论值与仿真值进行了对比，验证了仿真模型的正确性；进一步地，在仿真模型的基础上，利用ADAMS/Cable模块对可展拱桥空中收拢过程进行仿真模拟，以收拢时间和收拢时部件之间的碰撞力为指标，研究了起吊高度和控制拉索速度对可展拱桥展收过程的影响，确定了可展拱桥的展收方案。 （4）应用ABAQUS软件对可展拱桥进行了承载能力校核；对影响可展拱桥承载性能的因素进行了分析，对可展拱桥的主要部件进行了结构优化，有效减轻了可展拱桥整体质量。最终形成了一种结构较优的可展拱桥设计方案。 （5）基于可展拱桥最终设计方案，完成了可展拱桥单幅桥1/3缩尺模型的制作，进行了展收试验，验证了可展拱桥的可展性能。通过试验数据与ADAMS运动仿真结果对比，进一步验证了可展拱桥虚拟样机的正确性。 |
| 作者： | 李弃愚 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 袁杰红;周仕明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 国防科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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