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CFRP系杆拱桥的受力性能研究
| 论文题名： | CFRP系杆拱桥的受力性能研究 |
| 关键词： | 碳纤维增强聚合物系杆;大跨混凝土拱桥;自振特性;受力性能;稳定性分析 |
| 摘要： | 研究大跨度的拱桥越来越受到当今桥梁设计者的重视,尤其是新材料在大跨拱桥中的应用研究。由于大跨度拱桥结构柔性大,其几何非线性效应更为突出,成桥状态的静动力特性变得更为复杂,因此,开展有关这一领域的研究十分重要。本文以某钢管混凝土系杆拱桥为研究对象,根据系杆拱桥的受力特点,采用有限元分析程序Midas/Civil建立有限元模型,就CFRP系杆拱桥与钢系杆拱桥的静动力性能和稳定性做基本的理论对比分析研究。 本文首先系统地阐述了钢管混凝土系杆拱桥的特点以及有限元计算理论,包括有限元的分析步骤和模态分析理论,以及系杆拱桥的分析计算的基本假定和设计理论,为拱桥的静、动力分析提供理论基础。 其次,采用有限元法对比分析了CFRP系杆拱桥与钢系杆拱桥的静力性能,包括恒载、车辆荷载、温度作用下的静力性能。CFRP系杆拱桥在恒载作用下拱肋、系杆、吊杆内力及位移均和钢系杆拱桥接近,内力及位移无显著差别。 再次,阐述了系杆拱桥的动力分析的意义和动力特性分析方法,包括结构的自振特性。由分析,可以得出大跨度拱桥在自振特性上的一般规律和CFRP系杆拱桥特有的自振特性,CFRP系杆拱桥与钢系杆拱桥的各阶振型形状相似。本文通过对比研究,系统探讨了系杆拱桥拱肋及吊杆的结构形式变化对系杆拱桥动力特性的影响,对于桥梁结构选型具有指导意义。 最后,本文还对大跨径CFRP系杆拱桥稳定性进行了初步研究,CFRP系杆拱桥与钢系杆拱桥的稳定系数很接近,得出一些具有一定参考价值的结论。通过算例,分析了配置碳纤维(CFRP)吊杆和系杆的大跨混凝土系杆拱桥力学性能,可以看到CFRP材料在大跨混凝土系杆拱桥中是一种很有发展前途的新型材料。 |
| 作者： | 郝兴东 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 孙胜江 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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