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单拱肋异型钢管混凝土拱桥动力特性仿真分析
| 论文题名： | 单拱肋异型钢管混凝土拱桥动力特性仿真分析 |
| 关键词： | 异型单拱肋;钢管混凝土拱桥;非线性;自振频率;动力特性仿真;有限元计算 |
| 摘要： | 钢管混凝土拱桥自上世纪90年代在中国新兴以来，因其优异的结构特性在桥梁建设上的发展尤为迅速，在大跨度拱桥中具有举足轻重的地位。伴随着国民经济的迅猛发展，异型桥型的出现使桥梁结构在建筑美学上得到一次升华。然而其力学性能问题也凸显出来，尤其是其动力特性。异型钢管混凝土拱桥的美学问题与动力性能之间的矛盾在今后是值得关注和解决的难题。结构动力特性是其他动力学问题研究的起点，因此要研究异型钢管混凝土拱桥的动力学问题，必须掌握其动力特性。 本文首先详细介绍拱桥振动基本理论和钢管混凝土材料几何非线性与材料非线性理论，并重点分析有限元法动力学结构模态分析的基本原理与方法，同时研究钢管混凝土材料的统一理论，选择合适的表达材料非线性的本构关系模型。 其次根据钢管混凝土统一理论和动力学有限元计算分析理论，利用ANSYS建立应用于赣州章江单拱肋异型钢管混凝土拱桥的空间有限元仿真模型，分析章江大桥的自振频率和振型，并与实桥荷载试验所测结果进行对比分析。分析结果表明：单拱肋异型钢管混凝土拱桥振型比较复杂，主要包括拱肋面内竖弯、面外侧弯以及扭转和桥面侧弯、竖弯以及扭转等。前三阶振型均为拱肋横向侧弯模态，表明单拱肋异型钢管混凝土拱桥横桥向刚度相对较弱。 最后建立多组对比模型，改变影响因素，分别研究主拱核心混凝土强度、稳定拱肋外倾角度、横撑与斜撑布置形式以及拱肋与桥面联结区刚度等对异型钢管混凝土固有频率和振型的影响。对比研究得到主拱肋核心混凝土的强度变化对整桥影响较小；改变稳定拱肋外倾角度对拱肋振动振型序列有较大的影响；横撑与斜撑布置形式对拱肋振型同样有较大的影响，但对桥面结构特别是引桥的影响甚微；拱肋与桥面联结区刚度对整桥结构影响非常明显，其变化可改变拱肋和桥面的振型。 |
| 作者： | 梁群 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 连岳泉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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