收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

面向结构状态评估的大跨桥梁有限元模拟及其应用

郭力  
【摘要】: 本文的研究工作主要是大跨桥梁结构有限元模型的建模过程、模型修正理论、模型验证以及结构的静动力响应分析,其目的是发展面向大跨桥梁结构状态评估的建模和数值计算技术。论文的主要工作及其成果有: (1)讨论了面向结构状态评估的有限元模型的特点和相应的建模策略。为了高精度地计算结构的静力响应、动力特性和动力响应,面向结构状态评估的结构模型必须精确地模拟实际结构的空间构形、材料特性和联结特性等。另一方面,为了避免模型过于复杂,不利于计算分析,用物理正交各向异性板来模拟构造上的正交异性桥面板,研究了相应的参数确定方法。为了降低建模过程中的不确定性,建模的初始构形、主缆、吊杆和主梁中的初始应力,主梁和桥塔间以及主梁和桥墩间的相互作用等因素在建模过程中加以详细考虑。以香港青马大桥为工程背景,讨论了其以结构状态评估为目标的有限元模型的具体建立过程。 (2)针对现有的矩阵型和参数型模型修正方法的主要缺点进行了初步改进。采用修正各单元刚度参与系数的办法来达到矩阵型模型修正目的,修正后模型的力学意义明确,保持了刚度矩阵的带状和稀疏性。借助局部位移向量和整体位移向量间的转换矩阵,建立了结构整体刚度矩阵和结构参数间的关联矩阵,相应的计算过程简单,关联矩阵力学意义明确。 在上述工作基础上发展了新型的多重子步模型修正方法。 多重子步模型修正方法的核心思想是把复杂的修正过程分步实现,先进行误差定位,再实现参数修正。采用子结构建模技术,在整体上把结构划分为包含有限数量子结构的模型,子结构内部详细模拟结构构件的几何空间构形和材料特性。这样,建立的模型可以满足结构状态评估的需求,同时在结构整体上容易直接实现计算和测量自由度间的匹配。建立了刚度参与法和局部位移关联法的误差定位方法。针对误差定位后子结构内部构件参数的修正问题,建立了直接修正法、关联矩阵法以及在子结构层次上的灵敏度分析法三种参数修正方法。算例验证表明,建立的误差定位和参数修正方法有效可靠。利用多重子步模型修正方法,对润扬大桥南汊悬索桥桥塔的结构模型进行了修正,修正结果表明,本文建立的修正方法比较有效可行。 (3)研究了大跨桥梁结构模型验证问题。讨论了从静力响应(影响线)、动力特性和动力响应三方面信息对桥梁结构模型的验证问题,以建立的面向结构状态评估的青马桥结构模型为具体目标进行了验证。结果表明所建模型可以高精度地计算结构的动静力响应。(4)研究了大跨桥梁结构在交通载荷下动力响应的模拟计算和疲劳损伤分析。把交通载 荷简化为移动载荷,通过施加随载荷位置、大小和速度而变化的等效结点力的方法,以青马桥为具体目标,模拟计算了桥梁在铁路和公路交通载荷下的动力响应。计算结果表明:结构中的动应力响应表现为局部性和线性,而位移响应表现为整体性和非线性。依据损伤等效原理,提出了等效车载流量的概念,进而用于确定桥梁疲劳损伤分析中的载荷循环次数。依据计及平均应力影响的修正Miner准则,对青马桥结构在交通载荷下的疲劳损伤情况进行了分析。分析结果发现,结构在发生渐进疲劳损伤的过程中,结构中的应力重分布导致相同构件间的应力水平差异减小。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 韩大章,华新;我国大跨桥梁建设成就及与世界先进水平的差距[J];现代交通技术;2005年04期
2 吴明;;大跨桥梁监测技术浅析[J];工程建设与设计;2008年08期
3 朱莉莉;徐红玲;;大跨桥梁安全监测的技术方法分析[J];中国新技术新产品;2009年15期
4 张俊平;谢幼藩;;大跨桥梁最新发展评述[J];西南公路;1995年02期
5 张继东;李晓娅;田浩;陈星宇;;大跨桥梁结构健康监测系统应用现状概述[J];浙江交通职业技术学院学报;2014年01期
6 李春祥;大跨桥梁振动的杠杆调谐质量阻尼器控制策略评价(英文)[J];华中科技大学学报(城市科学版);2005年01期
7 缪长青;孙传智;陈亮;;大跨桥梁缆索构件环境腐蚀当量关系研究[J];水利与建筑工程学报;2010年06期
8 徐祖年,王柏生;基于振动测试的大跨桥梁损伤检测[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2001年05期
9 黄贤国;;大跨桥梁收缩徐变效应研究[J];山西建筑;2007年21期
10 郭建波;李家稳;张国碧;;大跨桥梁整体模板工艺技术研究[J];山西建筑;2010年33期
11 陈伟,王海良,项海帆;浅谈大跨桥梁施工中的风振问题[J];石家庄铁道学院学报;1998年02期
12 郭彤;李爱群;缪长青;;蒙特卡罗数值模拟及其在大跨桥梁可靠度分析中的应用(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2005年04期
13 丁幼亮;李爱群;缪长青;李兆霞;韩晓林;;大跨桥梁结构损伤诊断与安全评估的多尺度有限元模拟研究[J];地震工程与工程振动;2006年02期
14 刘海明;陶夏新;唐光武;;大跨桥梁非一致地震动输入的研究进展[J];世界地震工程;2011年04期
15 郭彤,李爱群,韩大章;基于灵敏度分析与优化设计原理的大跨桥梁动力模型修正[J];桥梁建设;2004年06期
16 ;根据随机交通状况修正横截面尺寸的大跨桥梁的风致性能[J];钢结构;2012年09期
17 张满华;方步云;;桥梁发展及其非线性问题概述[J];科技创新导报;2009年20期
18 李岩;盛洪飞;丁琳;;大跨桥梁非一致激励地震响应分析(英文)[J];黑龙江大学自然科学学报;2008年05期
19 辛大波;欧进萍;李惠;李忠华;;基于定常吸气方式的大跨桥梁风致颤振抑制方法[J];吉林大学学报(工学版);2011年05期
20 王秀伟,刘高;大跨桥梁非线性颤振分析的数值积分法[J];石家庄铁道学院学报;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘高;;大跨桥梁风荷载研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
2 范立础;胡世德;袁万城;;大跨桥梁抗震设计若干建议[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第11届年会论文集[C];1994年
3 张新越;李娜;梁柱;马骎;郑春;王仁贵;;大跨桥梁新型安全监测评价体系研究[A];第十八届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2008年
4 王柏生;;基于振动测试的大跨桥梁损伤检测[A];振动工程学报(工程应用专辑)[C];2001年
5 郑凯峰;唐继舜;;全桥结构仿真技术和对新世纪大跨桥梁的作用[A];材料科学与工程技术——中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
6 华新;阮静;;对特大跨桥梁抗震设防标准的分析和建议[A];江苏省公路学会优秀论文集(2006-2008)[C];2009年
7 刘春华;秦权;;基于随机场理论的大跨桥梁振动特性的研究[A];中国土木工程学会第八届年会论文集[C];1998年
8 程韶红;项海帆;;大跨桥梁的三维颤振有限元分析[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第11届年会论文集[C];1994年
9 江见鲸;过静君;陆新征;;利用GPS对大跨桥梁进行实时监测的研究[A];工程安全及耐久性——中国土木工程学会第九届年会论文集[C];2000年
10 华旭刚;陈政清;;基于ANSYS的大跨桥梁颤振全模态方法[A];第十三届全国结构风工程学术会议论文集(中册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 郭力;面向结构状态评估的大跨桥梁有限元模拟及其应用[D];东南大学;2005年
2 全伟;大跨桥梁多维多点地震反应分析研究[D];大连理工大学;2008年
3 陈海全;应用形状记忆合金的大跨桥梁结构振动控制理论研究与振动台试验[D];天津大学;2003年
4 邵长江;混凝土损伤本构理论及其在大跨桥梁地震响应分析中的应用研究[D];西南交通大学;2007年
5 白瑜光;湍流场中柔性结构的气动分析[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 孟晓晔;风障对大跨桥梁挡风性能的研究[D];北京交通大学;2013年
2 王栋磊;大跨桥梁地震动性态研究[D];大连理工大学;2006年
3 张明晶;大跨桥梁抗风试验装备及平板吸气抗风方法[D];东北农业大学;2011年
4 王亮;合成地震动场输入下的大跨桥梁地震反应分析[D];哈尔滨工业大学;2012年
5 明月;大跨桥梁双拱肋气动干扰效应试验研究[D];大连理工大学;2013年
6 何俊;大跨桥梁抖振反应谱分析[D];长安大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 张晔;“长大跨桥梁监测与评估”获国家科技进步二等奖[N];科技日报;2014年
2 本报记者 施科 朱海 通讯员 李蓉;健康监测为长大桥梁保驾护航[N];中国交通报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978