预应力简支钢箱梁振动特性研究

论文摘要

预应力的存在对结构的静力和动力特性均会产生影响。预应力对结构的静力效应已经有了比较合理的定论。除了研究预应力结构的静力效应外,很有必要研究预应力对结构动力特性的影响。文章阐述了预应力钢结构国内外发展现状和预应力结构振动问题国内外研究现状;介绍了普通简支梁自振频率计算公式和预应力钢索为直线形、单折线形和双折线形布置的预应力简支梁自振频率计算公式;推导了预应力钢索为曲线形布置的预应力简支梁自振频率计算公式。文章结合哈尔滨市工农兵钢箱梁桥试验模型结构特点,应用有限元分析软件ANSYS建立了普通简支钢箱梁和预应力简支钢箱梁模型并对其进行模态分析;应用普通简支梁自振频率计算公式和文章推导的自振频率计算公式对无索状态和有索状态的试验模型进行计算。将自振频率理论计算结果、有限元计算结果和模型试验测试结果进行对比分析,从而验证了本文自振频率计算公式推导和有限元模型的正确性。文章采用有限元法分析了预应力对普通简支钢箱梁振动特性的影响;采用有限元和理论计算相结合的方法分析了预应力钢索索力、钢索截面面积、钢索锚固位置和钢索布置方式对预应力简支钢箱梁振动特性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 预应力钢结构发展现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 预应力结构振动问题研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 简支梁固有振动理论分析
• 2.1 普通简支梁自振频率计算公式简介
• 2.2 体外预应力简支梁自振频率计算公式简介
• 2.3 曲线形布索的体外预应力简支梁自振频率计算公式推导
• 2.4 本章小结
• 3 有限元模型建立及模型试验验证
• 3.1 有限元法简介
• 3.2 有限元方程的建立
• 3.3 有限元模型的建立
• 3.3.1 ANSYS模态分析简介
• 3.3.2 ANSYS相关单元介绍
• 3.3.3 ANSYS有限元模型建立
• 3.4 模型试验验证
• 3.4.1 模型试验介绍
• 3.4.2 模型试验验证
• 3.5 本章小结
• 4 振动特性对比分析
• 4.1 固有频率对比分析
• 4.2 固有振型比分析
• 4.3 本章小结
• 5 振动特性影响因素分析
• 5.1 钢索索力的影响
• 5.2 钢索截面面积的影响
• 5.3 钢索锚固位置的影响
• 5.3.1 直线形布索的情况
• 5.3.2 单折线形布索的情况
• 5.3.3 双折线形布索的情况
• 5.3.4 曲线形布索的情况
• 5.4 钢索布置方式的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢