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双层钢桁梁斜拉桥抖振响应与静风稳定性研究
| 论文题名： | 双层钢桁梁斜拉桥抖振响应与静风稳定性研究 |
| 关键词： | 双层钢桁梁斜拉桥;三维风场;抖振响应;静风稳定性 |
| 摘要： | 交通强国，铁路先行，铁路在我国经济发展中起到了重要作用，大跨度公铁两用斜拉桥迅猛发展，另外钢桁架具有良好的抗风性能，逐渐成为这类桥型的主梁结构，因此对其进行抗风性能研究来确保桥梁结构和行车安全具有重要意义。本文以长江上游主跨为425m的一座双层钢桁梁斜拉桥为研究对象，采用数值模拟方法进行了抖振响应与静风稳定性研究。主要研究内容包括以下几个方面： (1)介绍了斜拉桥的发展概况、回顾了抖振响应和静风稳定性的研究现状，阐述了本文的主要研究内容。 (2)运用ANSYS APDL语言建立全桥空间模型，根据Ernst公式对斜拉索进行弹性模量修正，将修正前后的弹性模量进行对比分析，采用Lancozos法对本模型进行模态计算，着重分析前十阶自振频率与振型。结果表明：该桥基频为0.166Hz，前二阶均为侧弯模态，说明该斜拉桥横向刚度较弱，符合大跨度斜拉桥特征。 (3)借助 MATLAB 平台，采用改进的谐波合成法，引入快速傅里叶变换和Hermit 插值进行考虑主塔效应的三维风场模拟，并从功率谱和相关系数两方面验证模拟三维风场的准确性。结果表明：改进的谐波合成法可以较为准确的模拟主塔效应的三维风场。 (4)运用 ANSYS APDL 语言编写桥梁抖振响应计算程序，分析不同风速和风攻角对桥梁抖振响应的影响。结果表明：跨中抖振位移大于梁端抖振位移，且主梁远塔处位移大于近塔处，其索力也大于近塔处；随着风速的增加，抖振响应逐渐变大，并呈现出指数增长趋势；随着风攻角由负变正，抖振响应也逐渐变大，并表现出非线性增长趋势。 (5)在考虑几何非线性与荷载非线性基础上，通过增量-内外双重迭代法进行静风稳定性分析；引入风振系数，选取GLF法计算等效静风荷载，运用ANSYS APDL语言编写迭代程序进行静风稳定性分析，两种方法相互验证；进一步采用本文提出的方法分析斜拉桥在不同初始风攻角下的静风稳定性。结果表明：本文提出的静风稳定性分析方法具有较高的准确性，主梁跨中竖向、横向位移和扭转角度随风速增大呈现非线性增长；初始风攻角对静风稳定性的影响较大，当风攻角为负时，稳定性增强，相反当风攻角为正时，稳定性削弱。 |
| 作者： | 饶艺 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 黄福伟;杜柏松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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