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基于刚度相似原理的斜拉桥缩尺模型的设计研究
| 论文题名： | 基于刚度相似原理的斜拉桥缩尺模型的设计研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;缩尺模型;刚度相似原理;实时监测;验证试验 |
| 摘要： | 上世纪末以来，世界各地相继兴建了许多大型桥梁工程，桥梁跨径的世界纪录也不断被刷新。大跨度桥梁尤其是斜拉桥和悬索桥，越来越成为跨江桥乃至跨海桥的首选桥型。随着这些桥梁使用年限的增加，不免会发生各种结构损伤。损伤的原因可能是使用、维护不当；也可能是地震、风暴等自然灾害。这些因素均导致了桥梁承载能力和耐久性的降低，甚至影响到运营的安全。 若能在桥梁运营期间密切关注其健康状况，并实时监测桥梁的损伤及结构的整体状态，以评估桥梁的健康状况，就能及时了解和把握其所处的状态，并采取相应的安全措施。 为了能够更好地开展现代测试技术、结构安全监测策略等在斜拉桥上的应用研究，本课题组建立了以巴东长江大桥为原型、几何相似比为1:40的斜拉桥缩尺模型。本文即是以此为背景，探讨研究该结构试验模型的设计、制作，并通过静力、动力等方面验证试验模型是否符合斜拉桥的特性。本文的主要研究工作如下： (1)在简要介绍模型试验相似关系理论的基础上，针对斜拉桥以及本模型试验的特点，提出了模型设计制作的思路。并设计了一座与实桥严格相似的理想模型试验桥。 (2)通过ANSYS、MIDAS两种有限元计算软件对理想模型试验桥的静力、动力特性进行分析，通过与实桥的相关物理量进行对比，验证了当存在两种弹性模量相似比时，采用“刚度相似法”处理相似关系是合理的。 (3)由于材料以及加载空间等的限制，在实际模型制作过程中缩尺模型不可能满足所有的相似关系。在满足试验目的的条件下对理想模型进行适当的抽象及简化，提出了实际试验模型设计、制作的思路。并通过“零位移法”运用有限元软件对其索力进行了优化设计，优化结果表明斜拉桥主梁的内力符合漂浮体系的受力特点。 (4)基于索力优化的结果，选用光纤光栅传感器对制作完成后的模型进行索力调试。调试完毕后对斜拉桥的动力特性进行了测试，结果表明：模型的纵向弯曲、横向弯曲和扭转模态振型中都没有出现明显的耦合现象。可认为本模型符合斜拉桥的基本特性，满足实验设计要求。 |
| 作者： | 肖凯 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 王佶 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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