本文關(guān)鍵詞：超大跨徑空間纜索體系懸索橋的力學(xué)性能分析與試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 超大跨徑懸索橋 單葉雙曲面 空間纜索體系 主纜找形 剛性中央扣 CFRP主纜

【摘要】：橋梁必需的使用寬度是有限的,而隨著跨徑的不斷增大,寬跨比不斷減小,從而使橋梁的橫向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度也不斷減小,結(jié)構(gòu)阻尼越來(lái)越低,同時(shí)寬跨比的減小又影響到橋梁的動(dòng)力穩(wěn)定性,這對(duì)跨越能力大且多建造在風(fēng)速較大的江河海峽處的懸索橋來(lái)說(shuō)尤為明顯。單葉雙曲面空間纜索懸索橋24根主纜形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu),主纜和吊索也形成了一個(gè)三維的索系,在對(duì)豎向剛度影響不大的情況下,纜索系統(tǒng)的橫向剛度和抗扭剛度得到顯著提高,從而大大提高了整個(gè)橋梁的空間剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定性。論文的主要工作和研究成果如下：制作橢圓截面單葉雙曲面空間纜索體系懸索橋與同規(guī)模平行纜索懸索橋的對(duì)比試驗(yàn)?zāi)Ｐ?進(jìn)行了豎向荷載靜力試驗(yàn),單車道豎向偏載試驗(yàn),水平荷載靜力試驗(yàn)以及模型橫向與扭轉(zhuǎn)自振特性測(cè)試等。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn),研究了橢圓截面單葉雙曲面空間纜索懸索橋在工況荷載作用下加勁梁和空間纜索的變形和應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律,證實(shí)了24根空間纜索具有優(yōu)良的協(xié)同工作性能。建立兩種懸索橋的ANSYS和Midas有限元模型,對(duì)模型試驗(yàn)進(jìn)行仿真分析,有限元結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果兩者差別在合理的范圍之內(nèi)。其次對(duì)試驗(yàn)工況進(jìn)行了擴(kuò)展分析,進(jìn)一步研究?jī)烧咴陟o動(dòng)力特性方面的差異。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),新型纜索體系懸索橋出現(xiàn)對(duì)抗風(fēng)不利的橫向與扭轉(zhuǎn)振型晚于平行纜索懸索橋,對(duì)應(yīng)的頻率較之后者也較大。新型單葉雙曲面空間纜索懸索橋的纜梁連接更加緊密,振動(dòng)更一致,纜索對(duì)加勁梁有著更牢靠的約束,這說(shuō)明新型空間纜索懸索橋具有更好的空間整體性能,新型空間懸索橋具有良好的抗風(fēng)穩(wěn)定性能。借鑒已有的三維主纜線形計(jì)算方法,直接從三維索的幾何方程和平衡方程出發(fā)推導(dǎo)了索形迭代計(jì)算方法,并用ANSYS有限元軟件對(duì)單葉雙曲面空間纜索懸索橋在自重荷載下進(jìn)行找形,并給出了找形具體步驟和算法過(guò)程。進(jìn)行了主跨4000米級(jí)橢圓環(huán)梁?jiǎn)稳~雙曲面與同規(guī)模平行纜索懸索橋的概念設(shè)計(jì),對(duì)比分析了兩者在常見(jiàn)荷載作用下的力學(xué)性能,開(kāi)展了新型懸索橋的自振特性、靜風(fēng)穩(wěn)定性能、顫振穩(wěn)定性研究等。論文研究了在單葉雙曲面空間纜索懸索橋跨中區(qū)域設(shè)置剛性中央扣對(duì)其動(dòng)力特性產(chǎn)生的影響。有限元計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn),中央扣限制了結(jié)構(gòu)的縱飄特性,同時(shí)加強(qiáng)加勁梁-主纜-主塔的動(dòng)力耦合作用。基于ANSYS軟件對(duì)比研究主纜采用鋼絲束與CFRP材料對(duì)其受力性能的影響。超大跨徑空間懸索橋主纜采用CFRP材料使得主纜應(yīng)力大幅度降低,因而具有更大的主纜應(yīng)力安全儲(chǔ)備,相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的CFRP纜索懸索橋在空氣動(dòng)力穩(wěn)定性方面較鋼纜懸索橋也有優(yōu)勢(shì)。雖然目前單葉雙曲面空間纜索懸索橋還處于起步階段,但隨著懸索橋跨徑的不斷增大,為提高結(jié)構(gòu)的橫向受力性能和抗扭剛度,改善結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性,將來(lái)大跨徑懸索橋也很可能采用單葉雙曲面空間纜索形式。所以,對(duì)單葉雙曲面空間纜索懸索橋是有應(yīng)用意義的。
【關(guān)鍵詞】：超大跨徑懸索橋 單葉雙曲面 空間纜索體系 主纜找形 剛性中央扣 CFRP主纜
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U441;U448.25
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 空間纜索懸索橋研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 單葉雙曲面空間纜索懸索橋13-14
• 1.4 空間主纜線形計(jì)算方法14-16
• 1.5 主纜材料的發(fā)展16
• 1.6 論文的主要工作16-18
• 第二章 新型空間纜索體系懸索橋試驗(yàn)研究18-41
• 2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>18
• 2.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)及制作18-22
• 2.3 試驗(yàn)測(cè)試22-23
• 2.4 單車道豎向堆載試驗(yàn)23-27
• 2.4.1 試驗(yàn)方法及步驟23-24
• 2.4.2 豎向位移測(cè)量數(shù)據(jù)分析24-26
• 2.4.3 豎向堆載下主纜應(yīng)力數(shù)據(jù)分析26-27
• 2.5 豎向偏載試驗(yàn)27-30
• 2.5.1 試驗(yàn)方法及步驟27-28
• 2.5.2 豎向相對(duì)位移測(cè)量數(shù)據(jù)分析28-30
• 2.6 水平荷載靜力試驗(yàn)30-33
• 2.6.1 試驗(yàn)?zāi)康募霸囼?yàn)方法30-31
• 2.6.2 橫向位移測(cè)量數(shù)據(jù)分析31-33
• 2.7 橫向模態(tài)試驗(yàn)33-39
• 2.7.1 模型脈動(dòng)試驗(yàn)試驗(yàn)方法33-34
• 2.7.2 模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果分析34-39
• 2.8 本章小結(jié)39-41
• 第三章 單葉雙曲面空間纜索懸索橋有限元分析41-65
• 3.1 建立有限元模型41-44
• 3.1.1 懸索橋有限元模型41-42
• 3.1.2 單葉雙曲面空間纜索懸索橋的建模特點(diǎn)42-44
• 3.2 豎向堆載下計(jì)算結(jié)果44-49
• 3.2.1 豎向位移計(jì)算結(jié)果44-48
• 3.2.2 纜索內(nèi)力計(jì)算結(jié)果48-49
• 3.3 豎向偏載下計(jì)算結(jié)果49-55
• 3.3.1 加勁梁受豎向偏載的計(jì)算理論49-52
• 3.3.2 豎向偏載下有限元計(jì)算結(jié)果52-55
• 3.4 水平荷載下計(jì)算結(jié)果55-58
• 3.5 模態(tài)計(jì)算結(jié)果58-62
• 3.5.1 橫向特性有限元分析結(jié)果59-61
• 3.5.2 扭轉(zhuǎn)特性有限元分析結(jié)果61-62
• 3.6 空間纜索懸索橋主纜布置形式研討62-64
• 3.7 本章小結(jié)64-65
• 第四章 大跨徑空間懸索橋成橋線形與靜動(dòng)力受力特性研究65-96
• 4.1 空間纜索懸索橋成橋線形分析65-71
• 4.1.1 基本假設(shè)65
• 4.1.2 主纜線形計(jì)算的懸鏈線理論65-68
• 4.1.3 單葉雙曲面空間纜索懸索橋成橋線形分析68-71
• 4.2 跨徑4000米空間纜索懸索橋的靜力特性分析研究71-76
• 4.2.1 成橋狀態(tài)下索的應(yīng)力分布72-73
• 4.2.2 汽車荷載作用下靜力性能73-75
• 4.2.3 水平風(fēng)荷載作用下力學(xué)性能75-76
• 4.3 跨徑4000米空間纜索懸索橋的模態(tài)特性研究76-84
• 4.3.1 模態(tài)分析概述76-77
• 4.3.2 模型自振特性有限元分析理論77
• 4.3.3 兩種4000m主跨懸索橋自振特性對(duì)比77-84
• 4.3.4 兩種懸索橋的自振特性對(duì)比84
• 4.4 大跨徑單葉雙曲面空間纜索懸索橋靜風(fēng)穩(wěn)定性分析84-87
• 4.4.1 大跨徑懸索橋靜風(fēng)穩(wěn)定性概述84-85
• 4.4.2 大跨徑空間纜索懸索橋靜風(fēng)穩(wěn)定性分析85-87
• 4.5 大跨徑單葉雙曲面空間纜索懸索橋顫振穩(wěn)定性分析87-89
• 4.5.1 大跨徑懸索橋顫振穩(wěn)定性概述87-88
• 4.5.2 大跨徑懸索橋動(dòng)風(fēng)穩(wěn)定性對(duì)比分析88-89
• 4.6 單葉雙曲面空間纜索懸索橋受力性能影響因素討論89-94
• 4.6.1 剛性中央扣對(duì)空間懸索橋的動(dòng)力特性的影響89-91
• 4.6.2 碳纖維主纜材料對(duì)空間懸索橋受力性能的影響91-94
• 4.7 本章小結(jié)94-96
• 第五章 總結(jié)與展望96-99
• 5.1 總結(jié)96-97
• 5.2 展望97-99
• 參考文獻(xiàn)99-101
• 在校期間發(fā)表的著作及取得的科研成果101-102
• 致謝102

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 潘永仁,王小同,范立礎(chǔ);快速形成懸索橋結(jié)構(gòu)有限元模型的方法[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年02期

2 鐘超英,陳輝,楊曉明;嶗山國(guó)家旅游度假區(qū)巨峰景區(qū)懸索橋的設(shè)計(jì)研究[J];青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào);2004年03期

3 陳山冰,蔣國(guó)強(qiáng),張興亮;淺述懸索橋隧道式錨洞的開(kāi)挖施工[J];重慶建筑;2005年10期

4 許世展,高傳明,賀拴海,劉來(lái)君;懸索橋主塔縱向穩(wěn)定的實(shí)用計(jì)算[J];長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年01期

5 李黎;陳偉;龍曉鴻;胡亮;;四渡河特大懸索橋靜力非線性分析[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(城市科學(xué)版);2006年02期

6 孫玉平;沈銳利;唐茂林;吳i，

本文編號(hào)：885085