本文關(guān)鍵詞：鋼—混凝土組合梁懸索橋靜風響應研究

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【摘要】：近幾年來,隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,各國之間的交流日益頻繁,越來越多的跨海大橋亟待建造,由于懸索橋具有跨徑大的優(yōu)點,自然也就成為了許多跨海工程的首選橋型,隨著懸索橋的跨徑越來越大,其靜風穩(wěn)定性問題就變得愈發(fā)突出,而且根據(jù)國內(nèi)外風洞試驗結(jié)果,大跨度懸索橋的靜風失穩(wěn)臨界風速有可能小于動風失穩(wěn)臨界風速。目前,大跨度懸索橋的加勁梁一般采用扁平鋼箱梁,很少采用鋼-混凝土組合梁,鋼-混凝土組合梁的整體剛度較扁平鋼箱梁更大,可能擁有更好的靜風穩(wěn)定性,所以有必要對鋼-混凝土組合梁懸索橋靜風響應進行研究。本文首先采用ANSYS中的FLUENT模塊計算三分力系數(shù),然后綜合考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性和靜風荷載非線性,基于大型有限元通用軟件ANSYS的APDL語言,采用風荷載增量與內(nèi)外雙重迭代相結(jié)合的方法,編寫了相應的分析程序,用于跟蹤鋼-混凝土組合梁懸索橋靜風響應的全過程,并通過實例驗證了程序的準確性和穩(wěn)定性；接著以馬普托大橋為工程背景,利用所編寫的程序?qū)υ摌虻撵o風失穩(wěn)全過程進行了分析,揭示了其靜風失穩(wěn)的特征;然后對于不同初始風攻角、靜力三分力系數(shù)、主纜與吊桿上的靜風荷載、非線性因素及不同跨徑對該橋靜風響應的影響進行了計算分析,探究了鋼-混凝土組合梁懸索橋的靜風失穩(wěn)機理；最后對比分析了加勁梁分別為鋼-混凝土組合梁和扁平鋼箱梁時懸索橋的靜風響應。研究表明：在綜合考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性和靜風荷載非線性的情況下,能夠比較精確地分析鋼-混凝土組合梁懸索橋的靜風響應,靜風荷載與橋梁結(jié)構(gòu)的相互作用導致了鋼-混凝土組合梁懸索橋的靜風失穩(wěn),加勁梁截面的靜力三分力系數(shù)與懸索橋的靜風失穩(wěn)模式有著密切關(guān)系；加勁梁為鋼-混凝土組合梁時的靜風失穩(wěn)臨界風速高于扁平鋼箱梁,對未來鋼-混凝土組合梁在大跨度懸索橋中的應用具有重要的實際意義。
【關(guān)鍵詞】：大跨度懸索橋 鋼-混凝土組合梁 靜力三分力系數(shù) 數(shù)值模擬 靜風響應 臨界風速 非線性方法
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441;U448.25
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 概述11-13
• 1.2 靜風失穩(wěn)理論發(fā)展歷程13-16
• 1.3 CFD在橋梁工程中的應用16-19
• 1.4 鋼-混凝土組合梁懸索橋靜風響應研究意義19-20
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容20-23
• 2 大跨度懸索橋的靜風失穩(wěn)理論23-41
• 2.1 概述23
• 2.2 靜風荷載描述與特點23-25
• 2.3 懸索橋靜風失穩(wěn)的線性理論25-30
• 2.3.1 側(cè)傾失穩(wěn)26
• 2.3.2 扭轉(zhuǎn)發(fā)散26-30
• 2.4 懸索橋靜風失穩(wěn)的非線性理論30-34
• 2.4.1 結(jié)構(gòu)幾何與材料非線性32-33
• 2.4.2 靜風荷載非線性33-34
• 2.5 兩種靜風失穩(wěn)理論的差異34-35
• 2.6 懸索橋靜風失穩(wěn)臨界風速的求解方法35-39
• 2.6.1 靜風失穩(wěn)非線性平衡方程的計算方法35-36
• 2.6.2 基于ANSYS計算懸索橋靜風響應過程36-38
• 2.6.3 ANSYS實現(xiàn)計算靜風失穩(wěn)臨界風速的關(guān)鍵點38-39
• 2.7 本章小結(jié)39-41
• 3 大跨度懸索橋靜風失穩(wěn)計算程序驗證41-53
• 3.1 南京長江第四大橋簡介41-42
• 3.2 三分力系數(shù)的數(shù)值模擬42-49
• 3.2.1 選擇計算區(qū)域42-43
• 3.2.2 劃分網(wǎng)格43
• 3.2.3 選擇湍流模型43-44
• 3.2.4 數(shù)值模擬結(jié)果44-49
• 3.3 橋梁的有限元模型及計算參數(shù)49-50
• 3.4 靜風失穩(wěn)計算程序穩(wěn)定性的驗證50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 4 鋼-混凝土組合梁懸索橋靜風響應分析53-97
• 4.1 馬普托大橋簡介53-54
• 4.2 三分力系數(shù)的數(shù)值模擬54-56
• 4.3 橋梁有限元模型及計算參數(shù)56-57
• 4.4 鋼-混凝土組合梁懸索橋的靜風失穩(wěn)全過程分析57-68
• 4.4.1 加勁梁變形隨風速變化的全過程58-62
• 4.4.2 主纜和吊桿應力隨風速變化的全過程62-65
• 4.4.3 靜風荷載隨風速變化的全過程65-67
• 4.4.4 靜風失穩(wěn)全過程的特點與描述67-68
• 4.5 鋼-混凝土組合梁懸索橋靜風響應影響因素分析68-90
• 4.5.1 初始風攻角的影響68-74
• 4.5.2 靜力三分力系數(shù)的影響74-81
• 4.5.3 主纜和吊桿上靜風荷載的影響81-85
• 4.5.4 非線性因素的影響85-86
• 4.5.5 不同跨徑的影響86-90
• 4.6 鋼-混凝土組合梁懸索橋的靜風失穩(wěn)機理90-91
• 4.7 不同加勁梁截面的懸索橋靜風響應研究91-95
• 4.8 本章小結(jié)95-97
• 5 結(jié)論與展望97-101
• 5.1 結(jié)論97-98
• 5.2 展望98-101
• 參考文獻101-105
• 作者簡歷105-109
• 學位論文數(shù)據(jù)集109

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本文編號：922052