斜拉管橋是油氣輸送工程中常用的跨越結構形式,是典型的超柔性結構,具有很強的非線性特征。與一般的公路橋梁相比,其結構的整體剛度更小。因此,在風荷載的作用下,斜拉管橋結構出現(xiàn)風致振動的可能性比普通的公路橋梁要大得多,特別是大跨度斜拉管橋更容易出現(xiàn)較不利風振響應,對結構造成有害影響。而一旦斜拉管橋發(fā)生破壞,不僅會造成巨大的經濟損失,而且也會造成嚴重的環(huán)境污染。因此針對斜拉管橋系統(tǒng)進行風振響應分析具有十分重要的現(xiàn)實意義。而國內專門針對此類斜拉管橋的風振響應研究較少。本文借鑒大跨度橋梁風振響應研究的基本思路,在風振理論、結構非線性理論、管橋的動力特性、風荷載的數值模擬等理論的基礎上,對大跨度斜拉管橋的風振響應進行了研究。主要內容如下:(1)針對斜拉管橋的結構特點,利用Abaqus軟件建立斜拉管橋的三維有限元模型,確定其所受約束、部件之間的接觸方式、加載條件和校核標準;(2)闡述了影響斜拉管橋幾何非線性的三個主要因素,并應用改進的溫度循環(huán)迭代法確定了斜拉索初始索力,在此基礎上對斜拉管橋進行了非線性靜力分析,確定其成橋狀態(tài),同時模擬了輔助墩及其位置對斜拉管橋靜力結果的影響;(3)在成橋狀態(tài)的基礎上對...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究背景及意義
    1.3 斜拉管橋發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題
        1.3.1 斜拉管橋發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 斜拉管橋研究存在的問題
    1.4 斜拉管橋風致振動理論研究現(xiàn)狀
        1.4.1 顫振理論
        1.4.2 抖振理論
    1.5 論文內容及技術路線
第2章 斜拉管橋有限元模型的建立
    2.1 有限元數值分析理論及Abaqus軟件簡介
        2.1.1 有限元法基本思想
        2.1.2 有限元法的優(yōu)越性
        2.1.3 Abaqus軟件簡介
    2.2 擬建斜拉管橋結構簡介
    2.3 材料特性和單元類型的選取
        2.3.1 材料特性
        2.3.2 單元類型
    2.4 有限元模型的建立
        2.4.1 模型的簡化及假設
        2.4.2 三維模型的構建
        2.4.3 網格的劃分
    2.5 約束、加載條件及校核標準
        2.5.1 約束
        2.5.2 加載條件與校核標準
    2.6 本章小結
第3章 斜拉管橋的靜載荷分析
    3.1 幾何非線性基本理論
        3.1.1 斜拉索垂度效應
        3.1.2 結構大變形效應
        3.1.3 彎矩和軸向力組合效應
        3.1.4 Abaqus關于非線性問題的求解
    3.2 斜拉管橋初始索力確定方法
        3.2.1 Abaqus初始應力施加方法簡介
        3.2.2 改進的基于溫度循環(huán)迭代法索力的施加過程
    3.3 成橋狀態(tài)的非線性靜力分析
        3.3.1 斜拉管橋靜荷載分析
        3.3.2 輔助墩對靜力結果的影響
    3.4 斜拉管橋非線性動力特性分析
        3.4.1 斜拉管橋固有頻率提取
        3.4.2 結構動力特性影響因素分析
    3.5 本章小結
第4章 脈動風場的數值模擬
    4.1 自然風的特性
    4.2 脈動風場模擬理論
    4.3 風速模擬的諧波合成法
        4.3.1 基本假定
        4.3.2 隨機風速樣本的生成
    4.4 考慮橋塔風效應的隨機風場模擬
        4.4.1 脈動風場模擬參數設置
        4.4.2 脈動風譜的選擇
        4.4.3 脈動風速的matlab數值模擬
    4.5 脈動風荷載的模擬
    4.6 本章小結
第5章 斜拉管橋風振響應研究
    5.1 斜拉管橋隨機風振響應模擬
    5.2 拉索初始應力對結構風振響應的影響
    5.3 輔助墩及其位置對結構風振響應的影響
    5.4 風初始攻角對結構風振響應的影響
    5.5 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 主要研究結論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄
    附錄A 脈動風速及風荷載模擬編程
攻讀碩士學位期間取得的研究成果



本文編號：3806207