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大跨度CFRP索斜拉桥动力分析与气动措施研究
| 论文题名： | 大跨度CFRP索斜拉桥动力分析与气动措施研究 |
| 关键词： | 碳纤维增强复合材料;斜拉桥;非线性作用;静力特性;动力特性;气动措施 |
| 摘要： | 随着人们对交通舒适、快捷性能要求的逐渐提高，许多国家开始构思并且实施以桥梁形式跨越海湾和海峡。因在经济、结构、造型等诸多方面的独特优点，斜拉桥日益受到公众的青睐;碳纤维增强复合材料(CarbonFiberReinforcedPlastics，即CFRP)具有轻质、高强、抗疲劳、耐腐蚀等优异性能，将其用作大跨度斜拉桥的拉索，可以减轻斜拉桥上部结构自重、提高斜拉桥的承载效率和跨越能力，并解决传统钢拉索的腐蚀退化等问题。将CFRP材料和斜拉桥有机结合，设计建造大跨度CFRP索斜拉桥，能够充分发挥两者难以比拟的技术和经济优势。 本文以国家自然科学基金项目“基于高性能材料CFRP索的超大跨桥梁原型设计与相关问题研究”(No.51078170)为指导，围绕基金主题，对基于抗风性能的大跨度CFRP索斜拉桥原型设计展开探索性研究:分别对考虑几何非线性效应的大跨度CFRP索斜拉桥的静、动力性能，斜拉桥主梁断面的气动优化措施以及大跨度CFRP索斜拉桥的静风响应进行分析。主要研究内容如下: 1.大跨度CFRP索斜拉桥的非线性静动力性能分析 根据斜拉桥非线性因素的分析理论及处理方法，使用有限元软件ADINA建立大跨度CFRP索及同跨度钢索斜拉桥的力学模型，详细分析了几何非线性作用下两座斜拉桥的静动力性能，并对其差异进行对比分析。 2.大跨度CFRP索斜拉桥的静风响应分析 根据主梁断面静力三分力系数的计算方法，针对斜拉桥典型主梁断面形式，采用CFD的方法数值计算不同风速及攻角作用下主梁断面的静力三风力系数，并通过后处理模块观察主梁断面周围风场的压力和速度分布情况。 3.大跨度CFRP索斜拉桥气动措施研究 桥梁逐渐趋向于柔性化，结构的风致振动问题变得愈加凸显。本文对比分析了不同风速及风攻角下，导流板和中央开槽等气动措施对斜拉桥主梁断面静力三分力系数及对大跨度CFRP索、钢索斜拉桥静力性能的影响，得出气动优化效果较为良好的导流板尺寸及中央开槽率范围，并对比分析大跨度CFRP索斜拉桥和同跨度钢索斜拉桥静风响应的差异。 通过以上分析，可以得到:大跨度CFRP索及钢索斜拉桥静动、力性能的相关结论;基于抗风性能研究的大跨度CFRP索斜拉桥主梁断面气动措施的部分参数;大跨度CFRP索、钢索斜拉桥静风响应的基础数据。为超大跨度桥梁的原型设计及其风致振动问题的研究提供参考。 |
| 作者： | 郭青 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 刘荣桂 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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