大跨度斜拉桥动力性能研究

论文摘要

现代桥梁正朝着大跨径、更轻巧的方向发展。而斜拉桥以其超强的跨越能力和出色的自身优点,在跨江跨海桥梁结构中越来越多地被采用。本文以九江长江二桥初步设计方案为工程背景,利用有限元软件ANSYS,建立了三维空间有限元模型,并对其进行了动力特性及响应分析,通过分析,揭示了该斜拉桥的自振特性和桥跨结构在汽车荷载作用下的受力与变形情况,为该桥的工程设计与施工提供了可靠的理论依据。其主要内容和结论如下:(1)对斜拉桥自振特性各参数敏感性的分析发现,斜拉桥的自振频率和振型不仅与结构整体刚度有关,还与其各构件刚度有关。同时边界条件对斜拉桥自振特性的影响要更为显著。(2)荷载分别以60、90、120公里/小时的速度匀速移动通过桥面时,桥跨结构的动力响应明显。各参数的动力放大系数介于1.0059～2.4之间。其动力放大系数要远大于《公路桥涵设计通用规范》规定的1.05,因此对于在斜拉桥设计中,冲击系数取值问题应予以重视。(3)荷载以不同车道通过桥面时,偏载作用下的挠度、索力动力放大效应要小于中载;偏载作用下的主梁纵向力、塔底弯矩动力放大效应要大于中载。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 斜拉桥的发展概况
• 1.3 斜拉桥的发展趋势
• 1.4 斜拉桥动力分析现状
• 1.5 问题的提出和研究目的
• 1.6 本文主要内容
• 第二章 斜拉桥动力学理论
• 2.1 引言
• 2.2 斜拉桥动力特性的特点
• 2.3 斜拉桥的固有频率计算
• 2.3.1 竖向振动固有频率计算
• 2.3.2 横向振动（扭转振动）固有频率计算
• 2.4 斜拉索的振动特性
• 2.4.1 水平张紧钢丝的横向振动
• 2.4.2 斜拉索的横向固有频率
• 2.5 本章小结
• 第三章 九江二桥有限元模型的建立
• 3.1 引言
• 3.2 桥梁背景简介
• 3.2.1 工程概况
• 3.2.2 结构构造
• 3.2.3 技术标准
• 3.3 ANSYS有限元模型的建立
• 3.3.1 各种构件的模拟
• 3.3.2 材料参数及使用单元
• 3.3.3 约束条件
• 3.3.4 荷载条件
• 3.3.5 斜拉桥初始有限元模型的确立
• 3.4 成桥状态的确定
• 3.4.1 斜拉桥合理索力的确定方法
• 3.4.2 斜拉桥成桥合理索力确定的原则
• 3.4.3 索力调整
• 3.5 静力计算
• 3.6 本章小结
• 第四章 九江二桥自振特性分析
• 4.1 引言
• 4.2 斜拉桥的自由振动特性
• 4.3 斜拉桥自由振动分析的三维空间有限元法
• 4.4 自振特性计算与分析
• 4.5 成桥状态对自振特性的影响分析
• 4.6 斜拉桥自振特性参数敏感性分析
• 4.6.1 阻尼器对斜拉桥自振特性的影响
• 4.6.2 辅助墩对斜拉桥自振特性的影响
• 4.6.3 塔梁约束条件对斜拉桥自振特性的影响
• 4.6.4 拉索刚度对自振特性的影响
• 4.6.5 主梁刚度对自振特性的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 九江二桥动力响应分析
• 5.1 引言
• 5.2 车辆荷载对于斜拉桥的动力响应
• 5.3 匀速移动荷载通过桥面的动力响应分析
• 5.3.1 匀速移动荷载通过桥面的主梁的挠度动力响应
• 5.3.2 匀速移动荷载通过桥面的主梁截面力响应
• 5.3.3 匀速移动荷载通过桥面的拉索索力动力响应
• 5.3.4 匀速移动荷载通过桥面的塔底弯矩动力响应
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录