既有线提速预应力混凝土简支T梁桥力学特性分析及其优化设计

论文摘要

预应力混凝土T梁因其诸多优点成为我国铁路桥梁建设中广泛应用的桥型。目前，随着铁路提速的不断深入，在提速试验中，发现既有预应力混凝土T梁存在刚度不足及整体动力性能差的问题。特别随着客货车速度越来越高，对于桥龄较长的既有T梁桥，这些问题越显突出，如不加以解决，将会直接影响桥梁结构使用寿命和列车运行安全。首先，本论文基于桥梁结构设计原理和结构力学分析计算方法，以32m预应力混凝土简支T梁为实例，建立其静动力分析的ANSYS有限元模型，计算在标准铁路荷载作用下结构应力和挠度，分析其结构强度是否满足设计要求。通过计算移动荷载作用下的结构动力响应，判断结构响应与列车运行速度的关系。同时对其结构自振频率也进行了计算分析和评定。其次，本论文对预应力混凝土T梁结构优化设计进行初步研究。新建桥梁的优化设计技术在铁路桥梁设计中越来越重视，本文基于结构参数化设计的思想，实现有限元分析建模参数化，本方法能迅速得到调整设计参数后的新结构模型。最后，本论文对预应力混凝土T梁结构优化前后的静动力特性进行比较，得出的结论对工程设计和施工人员的一定参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 既有线预应力砼简支T梁存在的问题
• 1.3 国内外研究概况
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 桥梁结构动力分析理论基础与有限元分析方法
• 2.1 简支梁的自由振动
• 2.1.1 简支梁自由振动动力平衡方程
• 2.1.2 简支梁主振型函数的正交性
• 2.2 动力问题的Hamilton原理
• 2.3 桥梁结构的动力学方程
• 2.4 动力学问题的有限单元法
• 2.5 求结构动力响应数值积分方法
• 2.5.1 直接积分法
• 2.5.2 振型叠加法
• 第三章 32m预应力混凝土简支T梁桥结构静动力特性计算及分析
• 3.1 32m预应力混凝土T梁结构概述
• 3.2 32m预应力混凝土T梁有限元模型
• 3.2.1 ANSYS施加预应力的方法
• 3.2.2 建立有限元模型
• 3.3 32m预应力简支T梁静力特性分析
• 3.3.1 静力分析
• 3.3.2 静力分析及其结果分析
• 3.4 32m预应力简支T梁动力特性分析
• 3.4.1 模态分析
• 3.4.1.1 模态分析简介
• 3.4.1.2 模态分析结果分析
• 3.4.2 瞬态动力分析
• 3.4.2.1 铁路桥梁动力仿真计算基本原理
• 3.4.2.2 动力仿真分析
• 3.4.2.3 动力仿真分析计算结果及其结果分析
• 第四章 32m预应力混凝土简支T梁桥结构的优化设计
• 4.1 参数化的有限元结构分析
• 4.2 结构优化设计简介
• 4.2.1 ANSYS优化设计简介
• 4.2.2 优化设计的步骤
• 4.3 预应力混凝土简支 T梁的优化设计
• 4.3.1 选取优化变量
• 4.3.2 参数化建模
• 4.3.3 ANSYS优化结果及分析
• 4.4 优化后32m预应力砼简支 T梁静动力特性分析
• 4.4.1 优化后32m预应力砼简支T梁静力特性分析
• 4.4.2 优化后32m预应力砼简支T梁动力特性分析
• 4.5 结论
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文