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原文传递 FRP斜拉桥抗风性能初探

论文题名：	FRP斜拉桥抗风性能初探
关键词：	斜拉桥;静风稳定性;极限跨径;抗风性能;抗疲劳性能;等效刚度法;强迫振动法
摘要：	进入21世纪以来，我国桥梁的建设进入了飞速发展的时期，悬索桥和斜拉桥都不断刷新新的跨径记录。与此同时，以往已经建成的桥梁在使用过程中耐腐蚀和抗疲劳性能面临巨大的挑战，极大的威胁着桥梁结构的耐久性和使用寿命，从而给桥梁设计者也提出了新的问题。FRP材料以其卓越的抗腐蚀和抗疲劳性能、以及轻质高强的特点，在近20年里受到了土木工程师的青睐。　　本文尝试研究一种FRP斜拉桥结构体系，其主梁和斜拉索采用FRP材料，桥塔采用传统的钢筋混凝土结构。对FRP桥面板、斜拉桥结构体系的抗风性能进行了较为系统的分析，并初步探讨了FRP斜拉桥的极限跨径，主要研究内容如下：　　 1.进行了一个FRP桥面板的设计，并在此基础上，构思了一个FRP材料的流线型箱梁。进一步，采用等效刚度的方法，用FRP斜拉索替换某钢箱梁斜拉桥原桥的钢绞线，桥塔仍采用原桥的钢筋混凝土结构，这样，就构建了一个FRP斜拉桥，以该斜拉桥为作为后文研究的平台。　　 2.基于Scanlan颤振自激力方程和强迫振动法测量颤振导数方法，采用CFD方法进行风场模拟，求得某三跨斜拉桥的流线型箱梁的颤振导数，进而分别采用Scanlan二维颤振分析和全模态三维颤振分析的方法，求FRP斜拉桥的颤振临界风速，并和钢箱梁斜拉桥的颤振临界风速进行比较分析。　　 3.采用CFD的方法，数值模拟得到主梁断面的静力三分力系数，用来计算静风荷载；进而对FRP斜拉桥进行三维静风稳定性分析，并和钢箱梁斜拉桥的静风稳定性进行比较。　　 4.采用谐波合成法，模拟桥位处的随机脉动风场，在此基础上，对FRP斜拉桥进行三维强迫振动时域分析，即抖振时域分析，并和钢箱梁斜拉桥的抖振性能进行比较。　　 5.从自重和颤振临界风速的角度，对FRP斜拉桥的极限跨径进行初步的探讨，得到了在某些确定条件下该斜拉桥的极限跨径。　　本文的研究表明，FRP斜拉桥的抗风性能比传统的钢箱梁斜拉桥有一定程度的减弱，但在极限跨径范围内，FRP材料仍是代替传统钢筋混凝土和钢结构的理想材料，FRP材料应用在大跨度斜拉桥中能够充分发挥材料本身的优势，能够有效的减轻桥梁自重，提高耐久性。
作者：	白玉磊
专业：	防灾减灾工程与防护工程
导师：	欧进萍
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文