悬索桥结构影响面及加载分析

论文摘要

现代桥梁,上部结构形式日益多样化,结构也越来越复杂。车辆荷载是桥梁结构所要求承担的重要荷载之一。通常,桥梁结构的活载效应主要是采用荷载横向系数的方法,将三维空间结构转化为二维结构来计算。但随着桥梁结构的复杂化,这种方法产生的误差也越来越大。而影响面的计算是基于空间结构模型的分析方法,能够更好地反映桥梁的实际受力状态。对于悬索桥这样的复杂结构,通过影响面及加载分析来确定复杂荷载的最不利位置和响应的极值是一个必要和有效的途径。悬索桥是一种由多种材料、不同构件组成的复杂体系,影响面及加载分析具有一定的特殊性和复杂性,从而也具有重要的研究意义和实用价值。本文在有关理论的基础上,对悬索桥结构进行影响面计算和加载分析,主要内容如下:(1)基于有限元理论,针对悬索桥的受力特点,在ANSYS中建立了一悬索桥有限元模型,通过施加移动单位力的静力计算方法分析了悬索桥关键部位的内力和位移等静态响应。(2)基于有限元分析结果,提取了关键部位的内力和位移等静力响应,应用MATLAB绘制了这些内力和位移影响面图形,并对影响面图形进行了比较和分析。为提高影响面加载分析的精度,对影响面图形进行加密处理,使得加密后的影响面图形更为平滑。(3)根据动态规划法原理对加密后的影响面图形进行加载分析,编制了加载程序,针对关键部位求出了荷载最不利位置和响应的最不利值。(4)为了考察悬索桥非线性效应对影响面及加载分析产生的影响,根据上述确定的最不利加载位置,在ANSYS中进行加载分析,将得到的响应的最不利值与基于影响面的动态规划法求出的最不利值进行比较,并作了简要的误差分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 悬索桥的结构形式和受力特点
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 基于ANSYS平台影响面的静力法求解
• 2.1 引言
• 2.2 ANSYS概述
• 2.2.1 ANSYS特点和主要功能
• 2.2.2 ANSYS的二次开发技术
• 2.3 利用ANSYS建立有限元模型
• 2.3.1 悬索桥描述
• 2.3.2 悬索桥有限元模型
• 2.4 悬索桥模型影响面的计算
• 2.4.1 影响面计算的原理
• 2.4.2 影响面计算程序
• 2.4.3 求解过程中需要注意的问题
• 2.5 小结
• 第3章 影响面图形的绘制及分析
• 3.1 引言
• 3.2 MATLAB特点和主要功能
• 3.3 利用MATLAB绘制影响面图
• 3.3.1 三维图形的数据准备
• 3.3.2 在MATLAB中编制程序绘图
• 3.4 影响面图形比较和分析
• 3.4.1 悬索桥桥面信息
• 3.4.2 影响面图形比较和分析
• 3.5 小结
• 第4章 影响面的加载及分析
• 4.1 引言
• 4.2 影响面的加密
• 4.3 影响面的加载
• 4.3.1 加载的含义
• 4.3.2 车辆荷载规范
• 4.3.3 求荷载的最不利位置
• 4.3.4 简单汽车荷载的加载
• 4.3.5 动态规划法加载
• 4.3.6 影响面加载程序设计
• 4.4 悬索桥模型影响面的加载
• 4.4.1 悬索桥模型基本信息
• 4.4.2 汽车荷载作用下的影响面的效应值
• 4.4.3 根据最不利荷载位置在ANSYS中求极值
• 4.5 小结
• 结论
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历