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洪山大桥施工过程仿真分析及荷载试验研究
| 论文题名： | 洪山大桥施工过程仿真分析及荷载试验研究 |
| 关键词： | 无背索;斜塔;斜拉桥;有限元模型;几何非线性;施工模拟;荷载试验;模态分析 |
| 摘要： | 无背索斜塔斜拉桥是一种结构体系新颖的斜拉桥，它最大的特点是利用倾斜的塔柱自重与来自主梁的重量和轴力相平衡，组成一种传力体系。无背索斜塔斜拉桥受力复杂，尤其是塔墩梁固结节点部位，承受来至主梁的轴力、剪力、弯矩及扭矩作用。 长沙市洪山大桥是目前世界上最大跨径的无背索斜塔竖琴式斜拉桥，本文以该桥为工程背景，结合洪山大桥的施工监控，对洪山大桥的施工过程进行了较为深入的模拟计算和研究；通过现场荷载试验，研究了洪山大桥的静、动力性能。 本文详细介绍了运用ANSYS建立洪山大桥空间有限元模型的方法和步骤。完成该桥初始的空间有限元模型后，针对无背索斜塔斜拉桥的结构特点和施工方法，使用ANSYS的单元生死功能建立了各个施工阶段的有限元模型，模拟了施工过程中的重要工况，对施工过程进行了较为详细的仿真分析。用ANSYS进行求解的过程中，以非线性理论为基础，通过大变形效应、应力刚化效应、索单元弹性模量的修正和Newton-Raphson法来考虑洪山大桥的非线性问题。把有限元理论计算结果与施工监控的实测数据进行了比较，分析施工过程中结构的变形和受力状态。 为了全面了解洪山大桥的实际工作状态和固有振动特性，评价其结构的安全性能，本文详细介绍了洪山大桥荷载试验的主要内容和分析方法，对荷载试验进行了较为深入的研究。根据测定的成桥状态参数，反复调整了已建的初始有限元模型中的参数值，建立了洪山大桥荷载试验有限元模型。运用ANSYS软件求出了测试截面的挠度和弯矩影响线，以此来确定静力加载的最不利位置。在各个静载工况下，通过理论计算值与实测值的比较，对洪山大桥在静载作用下的实际工作状态和承载能力进行了评述。在动载试验中，运用ANSYS软件对洪山大桥进行了模态分析。在模态分析中考虑了斜拉桥由于恒载和斜拉索的初拉力而产生的结构“初应力”，得到了该桥的理论自振频率和振型，结合脉动试验实测的模态参数和洪山大桥的结构特点，分析了振型产生的原因。将无障碍行车、刹车以及有障碍行车试验测得的冲击系数汇总，并同理论设计时根据规范所取的冲击系数进行了比较，对实测位移冲击系数偏大的情况，本文提出了有益的建议。最后通过动载试验的实测值与理论计算值的对比，综合评价了洪山大桥的动力性能。 |
| 作者： | 王勇 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 刘永健;许红胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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