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CFRP索超大跨桥梁原型设计探索性研究
| 论文题名： | CFRP索超大跨桥梁原型设计探索性研究 |
| 关键词： | 大跨桥梁;斜拉悬吊桥;桥梁应力;有限元分析 |
| 摘要： | 随着全球经济的高速发展,人们对交通快捷和便利的要求越来越高,很多国家开始构思和实施以桥梁形式跨越海湾或海峡。斜拉-悬吊协作体系桥作为一种新型的超大跨径桥梁结构形式,综合了传统悬索桥和斜拉桥的诸多优点；碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能,将CFRP用作大跨径桥梁的缆索,不仅可以充分利用其高强性能,而且可以基本解决传统缆索的腐蚀退化问题,同时在减轻大跨桥梁上部结构自重、提高其跨越能力和承载效率等方面都会产生积极作用。这二者的有机结合将会在跨海、跨洲际的大桥建设中发挥技术优势和经济优势。目前,国内外对于CFRP缆索应用于斜拉-悬吊协作体系桥的相关研究和实际工程几乎没有。 本文依托国家自然科学基金项目(51078170),围绕CFRP索超大跨桥梁这一主题,对其原型设计展开部分进行了基础研究。主要内容包括：⑴CFRP索超大跨桥梁的非线性静力特性分析。探讨了超大跨桥梁的各种非线性因素的分析理论和方法,并基于大型有限元分析软件ANSYS对其力学模型进行了讨论。探索性的设计了主跨千米级的CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥,详细分析了它的静力特性；并与CFRP索和钢索斜拉桥进行了对比分析,详细分析它们的静力特性的差异及其优越性。⑵CFRP索超大跨桥梁的非线性动力特性分析。阐述了超大跨桥梁动力特性分析的有限元方法；对设计的主跨千米级的CFRP索斜拉-悬吊协作体系桥的固有动力特性(包括自振频率和模态)进行了分析；并与CFRP索和钢索斜拉桥的动力特性进行对比分析,详细分析它们动力特性的差异及其优越性。⑶CFRP索超大跨桥梁的静风响应分析。探讨桥梁空间稳定、空气静力稳定理论和桥梁主要构件的静风荷载计算方法；针对CFRP索斜拉桥主梁断面形式,采用CFD软件模拟计算出断面在不同攻角和风速下的静三风力系数；分别计算出CFRP索和钢索斜拉桥的静风响应结果,并进行对比分析这两种桥静风响应的差异性。本研究获得了CFRP索超大跨桥梁原型设计的第一手基础研究的数据以及CFRP索超大跨桥梁静风响应数据,为以后完善超大跨桥梁的原型设计以及更加深入研究超大跨桥梁的风致振动打下坚实的基础。 |
| 作者： | 邓程远 |
| 专业： | 结构工程 |
| 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： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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