超大跨徑CFRP索斜拉橋抗震性能分析
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【摘要】:CFRP材料具有質(zhì)量輕、強度大、耐腐蝕、耐疲勞等基本的優(yōu)良性能,被廣泛的運用于工程實踐中。在橋梁的建設(shè)與設(shè)計中,斜拉橋拉索是主要的承重構(gòu)件,隨著跨徑增大,斜拉索材料自重將會隨跨度呈平方增長。因此,在超大跨徑斜拉橋中采用鋼拉索,其承載效率會非常低。因為CFRP材料的一系列優(yōu)良特性,不但可以避免傳統(tǒng)拉索銹蝕退化,并且在減輕結(jié)構(gòu)自重、增強跨越能力及提高結(jié)構(gòu)承載效率等方面都會起到有益作用。目前,關(guān)于超大跨徑CFRP索斜拉橋的理論研究與實踐運用還不多,特別是超大跨CFRP索斜拉橋抗震性能方面的研究更是少見。為此,本文對超大跨徑CFRP索斜拉橋抗震性能分析這一主題進行研究,主要研究內(nèi)容如下:1.超大跨徑CFRP索斜拉橋動力特性分析。系統(tǒng)闡述了CFRP斜拉橋結(jié)構(gòu)動力分析和研究的現(xiàn)狀、以及斜拉橋動力分析研究的主要內(nèi)容及常用方法;闡述了斜拉橋動力特性分析理論,建立主跨1600m的CFRP索和鋼索斜拉橋有限元計算模型,采用子空間迭代法,對兩種拉索斜拉橋主要動力特性進行對比。2.超大跨徑CFRP索斜拉橋地震響應(yīng)分析。介紹超大跨徑CFRP索斜拉橋的地震響應(yīng)研究現(xiàn)狀,闡述了大跨度橋梁抗震的設(shè)計要點及地震波選擇及輸入,系統(tǒng)敘述了斜拉橋地震響應(yīng)分析理論;采用時程分析方法對比分析超大跨徑CFRP索與鋼索斜拉橋多個目標函數(shù)的地震響應(yīng)時程和關(guān)鍵截面的響應(yīng)峰值。3.超大跨徑CFRP索斜拉橋減震控制研究。本文采用粘滯阻尼器和縱向彈性索兩種減震裝置,對斜拉橋梁端位移、主跨跨中位移及內(nèi)力、邊跨跨中位移及內(nèi)力、主梁橋塔交界處內(nèi)力、橋塔塔頂位移、橋塔塔底內(nèi)力進行計算。比較分析了CFRP索與鋼索斜拉橋在施加兩種減震措施情況下的減震效果。本文通過以上研究獲得了對超大跨徑CFRP索斜拉橋抗震性能的分析數(shù)據(jù)和研究結(jié)論,為超大跨徑CFRP索斜拉橋動力特性和抗震性能的進一步研究提供了一定的理論依據(jù)和實際參考。
【關(guān)鍵詞】:碳纖維增強聚合物(CFRP) 斜拉橋 動力特性 地震響應(yīng) 減震控制
【學位授予單位】:長安大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:U442.55;U448.27
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 第一章 緒論10-19
- 1.1 現(xiàn)代斜拉橋的發(fā)展趨勢及面臨的問題10
- 1.2 CFRP拉索材料的性能及初步應(yīng)用10-13
- 1.2.1 CFRP拉索材料的優(yōu)點10-12
- 1.2.2 CFRP拉索材料不足12
- 1.2.3 CFRP材料在斜拉橋中的初步應(yīng)用12-13
- 1.3 CFRP索斜拉橋抗震研究進展與現(xiàn)狀13-17
- 1.3.1 CFRP索斜拉橋動力特性研究現(xiàn)狀13-14
- 1.3.2 CFRP索斜拉橋地震響應(yīng)研究現(xiàn)狀14-16
- 1.3.3 CFRP索斜拉橋減震控制研究現(xiàn)狀16-17
- 1.4 論文的選題背景及研究意義17-18
- 1.5 本文的主要研究內(nèi)容18-19
- 第二章 斜拉橋地震動力分析理論與有限元建模方法19-33
- 2.1 斜拉橋動力特性分析19-23
- 2.1.1 斜拉橋結(jié)構(gòu)動力特性分析內(nèi)容19
- 2.1.2 斜拉橋結(jié)構(gòu)動力特性分析理論19-23
- 2.1.3 斜拉橋結(jié)構(gòu)動力特性分析方法23
- 2.2 斜拉橋地震響應(yīng)分析理論23-30
- 2.2.1 斜拉橋地震響應(yīng)概率性分析方法[23]24-26
- 2.2.2 斜拉橋地震響應(yīng)確定性分析方法[24]26-29
- 2.2.3 地震響應(yīng)分析方法比較29-30
- 2.3 超大跨徑斜拉橋有限元建模方法[28]30-32
- 2.4 本章小結(jié)32-33
- 第三章 超大跨徑CFRP索斜拉橋動力特性分析33-43
- 3.1 引言33
- 3.2 超大跨徑斜拉橋動力特性分析模型的建立33-36
- 3.2.1 設(shè)計參數(shù)33-34
- 3.2.2 超大跨徑斜拉橋建模要點34-36
- 3.3 動力特性分析36-41
- 3.3.1 動力特性分析結(jié)果36-41
- 3.3.2 計算結(jié)果對比分析41
- 3.4 本章小結(jié)41-43
- 第四章 超大跨徑CFRP索斜拉橋地震響應(yīng)分析43-63
- 4.1 引言43
- 4.2 超大跨徑斜拉橋地震響應(yīng)分析概述43-45
- 4.2.1 超大跨度橋梁抗震設(shè)計方法43-44
- 4.2.2 超大跨橋梁抗震設(shè)計規(guī)范44
- 4.2.3 地震響應(yīng)分析的地震動輸入確定44-45
- 4.3 超大跨徑CFRP索斜拉橋地震響應(yīng)分析算例45-61
- 4.3.1 分析模型的建立45-46
- 4.3.2 地震波輸入46-47
- 4.3.3 一致激勵地震響應(yīng)分析結(jié)果47-53
- 4.3.4 多點激勵地震響應(yīng)分析結(jié)果53-61
- 4.4 本章小結(jié)61-63
- 第五章 超大跨徑CFRP索斜拉橋減震控制分析63-72
- 5.1 引言63
- 5.2 減震控制原理及方法63-66
- 5.2.1 粘滯阻尼器減震控制方法63-64
- 5.2.2 粘滯阻尼器減震原理64-65
- 5.2.3 縱向彈性約束裝置減震原理65-66
- 5.3 超大跨徑CFRP索斜拉橋地震控制分析算例66-71
- 5.3.1 粘滯阻尼器參數(shù)選擇67
- 5.3.2 縱向彈性約束索參數(shù)選擇67-68
- 5.3.3 減震裝置下主要節(jié)點位移比較68-69
- 5.3.4 減震裝置下關(guān)鍵截面內(nèi)力比較69-71
- 5.4 本章小結(jié)71-72
- 結(jié)論與展望72-75
- 1.結(jié)論72-74
- 2.展望74-75
- 參考文獻75-78
- 致謝78
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