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单叶双曲面空间悬索桥静动力特性研究
| 论文题名： | 单叶双曲面空间悬索桥静动力特性研究 |
| 关键词： | 大跨度悬索桥;空间缆索体系;静动力特性;单叶双曲面;有限元分析 |
| 摘要： | 近年来，随着桥梁跨径的不断增大，传统平行索面悬索桥的结构动力特性和抗风稳定性问题十分突出。本文借鉴藤网桥的结构理念，提出了单叶双曲面空间缆索体系悬索桥。为证实该新型悬索桥结构力学性能的优势，论文主要通过模型试验与有限元分析相结合的方法，开展大跨度空间悬索桥的静动力特性研究。 本文以3300m墨西拿大桥为背景，制作了跨径为15m的单叶双曲面空间悬索桥试验模型，进行竖向堆载试验、水平荷载试验、移动车辆荷载试验和自振特性测试。竖向堆载试验测试了不同荷载工况下空间悬索桥结构的位移变化规律和空间索力的分配特征。随着竖向荷载的增加，空间缆索应力成线性增加，控制截面的位移增量逐级减小，呈现出重力刚度的特征。水平荷载试验表明随着水平荷载的增加，结构的水平位移基本线性增加，且随着竖向堆载的增加，结构的水平位移逐渐减少，证实了空间悬索桥结构的横向具有重力刚度效应。移动荷载试验表明空间悬索桥结构阻尼较大，且移动荷载的速度越快，结构的动位移响应越大。采用环境激励法进行结构的自振特性测试，分析得出桥梁的各阶自振频率及相应振型。 本文基于ANSYS对试验模型进行了仿真分析，将有限元计算结果与试验结果进行对比，两者吻合良好。同时，本文建立了相同参数的平行索面悬索桥有限元模型，开展两种悬索桥静力性能与基本动力特性等方面的对比分析研究，结果表明，单叶双曲面空间缆索体系悬索桥的整体刚度较平行索面悬索桥有所提高。 建立主跨3300m的单叶双曲面空间缆索体系悬索桥与平行索面悬索桥有限元模型，对比二者在成桥状态下的静力性能、自振特性以及静风稳定性性能。初步的研究成果表明，空间缆索体系悬索桥在成桥状态下的空间刚度和静风稳定性明显优于平行索面悬索桥。 |
| 作者： | 孔维平 |
| 专业： | 土木工程;结构工程 |
| 导师： | 徐文平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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