带刚性铰部分地锚式斜拉桥动力特性与静风稳定性研究
发布时间：2023-03-30 02:33
带刚性铰部分地锚式斜拉桥为新型大跨复杂桥梁结构形式,边跨地锚拉索和主梁跨中刚性铰的设置使得此结构整体刚度和受力状态都与普通斜拉桥不同,其动力特性和静风稳定性研究不容忽视。本文以某带刚性铰部分地锚式斜拉桥为工程实例,运用大型有限元分析软件ANSYS进行动力特性分析,得到结构自由振动各阶模态的频率和振型,为进一步开展静风稳定性线性分析和颤振分析做准备。同时基于修正的增量与内外两重迭代法,运用ANSYS的APDL语言二次开发了静风稳定性非线性分析程序,研究了该桥静风失稳的过程及失稳机理,并分析了诸多参数对结构静风稳定的影响。本文开展了下述工作并得到相应结论:(1)介绍了动力特性和静风稳定性分析的基本理论,指出了影响桥梁静风稳定性的非线性因素,给出了静风失稳的判定依据,并详细介绍了桥梁静风稳定性的非线性分析方法。(2)分别采用有限元分析软件ANSYS和MIDAS建立全桥有限元模型,采用Lanczos向量迭代法对模型进行模态分析,得到该桥的前20阶自由振动模态对应的频率和振型,以及对应的等效模态质量和等效质量惯性矩;通过分析得出刚性铰对扭转模态影响较小,对竖弯和侧弯模态影响较大。(3)运用ANS...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 现代斜拉桥的发展
1.2 部分地锚式斜拉桥的发展
1.3 桥梁静风稳定性理论的发展
1.4 本文的研究目的与意义
1.5 本文的研究内容
第2章 动力特性及静风稳定性分析理论和方法
2.1 动力特性分析理论
2.2 静风荷载的计算方法
2.3 静风稳定性的线性分析理论
2.3.1 扭转发散临界风速
2.3.2 横向屈曲临界风速
2.4 静风稳定性的非线性分析理论
2.4.1 结构几何非线性
2.4.2 静风荷载非线性
2.4.3 静风失稳的判定依据
2.5 静风稳定性的非线性分析方法
2.5.1 增量迭代法
2.5.2 增量与内外两重迭代法
2.5.3 修正的增量与内外两重迭代法
2.6 本章小结
第3章 斜拉桥的结构动力特性分析
3.1 工程概况
3.1.1 工程概况
3.1.2 桥塔设计
3.1.3 主梁设计
3.1.4 拉索设计
3.1.5 刚性铰设计
3.2 ANSYS有限元模型建立
3.2.1 全桥模型
3.2.2 桥塔模拟
3.2.3 主梁模拟
3.2.4 拉索模拟
3.2.5 边界及约束条件模拟
3.2.6 刚性铰模拟
3.2.7 ANSYS动力特性分析结果
3.3 MIDAS有限元模型建立
3.3.1 全桥模型
3.3.2 桥塔模拟
3.3.3 主梁模拟
3.3.4 拉索模拟
3.3.5 刚性铰、边界及约束条件模拟
3.3.6 MIDAS动力特性分析结果
3.4 ANSYS与MIDAS分析结果对比
3.5 动力特性分析结果汇总
3.6 刚性铰对动力特性的影响
3.7 本章小结
第4章 斜拉桥的静风稳定性非线性分析
4.1 ANSYS有限元计算模型
4.2 ANSYS静风稳定性非线性分析流程
4.3 静风失稳全过程分析
4.3.1 静风失稳临界风速计算结果
4.3.2 静风荷载随风速变化的全过程
4.3.3 结构变形随风速变化的全过程
4.3.4 拉索应力随风速变化的全过程
4.4 静风失稳机理探讨
4.5 本章小结
第5章 斜拉桥静风稳定性的影响参数分析
5.1 来流风攻角的影响
5.1.1 正风攻角
5.1.2 负风攻角
5.2 三分力系数取值的影响
5.2.1 阻力系数
5.2.2 升力系数
5.2.3 扭矩系数
5.3 是否考虑桥塔与拉索风荷载
5.4 有无刚性铰
5.5 地锚拉索数量的影响
5.6 与线性方法的对比
5.6.1 扭转发散临界风速
5.6.2 横向屈曲临界风速
5.6.3 非线性方法与线性方法计算结果对比
5.7 影响参数分析结果对比
5.8 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
本文编号：3775007
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 现代斜拉桥的发展
1.2 部分地锚式斜拉桥的发展
1.3 桥梁静风稳定性理论的发展
1.4 本文的研究目的与意义
1.5 本文的研究内容
第2章 动力特性及静风稳定性分析理论和方法
2.1 动力特性分析理论
2.2 静风荷载的计算方法
2.3 静风稳定性的线性分析理论
2.3.1 扭转发散临界风速
2.3.2 横向屈曲临界风速
2.4 静风稳定性的非线性分析理论
2.4.1 结构几何非线性
2.4.2 静风荷载非线性
2.4.3 静风失稳的判定依据
2.5 静风稳定性的非线性分析方法
2.5.1 增量迭代法
2.5.2 增量与内外两重迭代法
2.5.3 修正的增量与内外两重迭代法
2.6 本章小结
第3章 斜拉桥的结构动力特性分析
3.1 工程概况
3.1.1 工程概况
3.1.2 桥塔设计
3.1.3 主梁设计
3.1.4 拉索设计
3.1.5 刚性铰设计
3.2 ANSYS有限元模型建立
3.2.1 全桥模型
3.2.2 桥塔模拟
3.2.3 主梁模拟
3.2.4 拉索模拟
3.2.5 边界及约束条件模拟
3.2.6 刚性铰模拟
3.2.7 ANSYS动力特性分析结果
3.3 MIDAS有限元模型建立
3.3.1 全桥模型
3.3.2 桥塔模拟
3.3.3 主梁模拟
3.3.4 拉索模拟
3.3.5 刚性铰、边界及约束条件模拟
3.3.6 MIDAS动力特性分析结果
3.4 ANSYS与MIDAS分析结果对比
3.5 动力特性分析结果汇总
3.6 刚性铰对动力特性的影响
3.7 本章小结
第4章 斜拉桥的静风稳定性非线性分析
4.1 ANSYS有限元计算模型
4.2 ANSYS静风稳定性非线性分析流程
4.3 静风失稳全过程分析
4.3.1 静风失稳临界风速计算结果
4.3.2 静风荷载随风速变化的全过程
4.3.3 结构变形随风速变化的全过程
4.3.4 拉索应力随风速变化的全过程
4.4 静风失稳机理探讨
4.5 本章小结
第5章 斜拉桥静风稳定性的影响参数分析
5.1 来流风攻角的影响
5.1.1 正风攻角
5.1.2 负风攻角
5.2 三分力系数取值的影响
5.2.1 阻力系数
5.2.2 升力系数
5.2.3 扭矩系数
5.3 是否考虑桥塔与拉索风荷载
5.4 有无刚性铰
5.5 地锚拉索数量的影响
5.6 与线性方法的对比
5.6.1 扭转发散临界风速
5.6.2 横向屈曲临界风速
5.6.3 非线性方法与线性方法计算结果对比
5.7 影响参数分析结果对比
5.8 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
本文编号：3775007
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3775007.html
