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钢桁架悬索黄河大桥力学性能研究

姚晓飞  
【摘要】:现代悬索桥在我国的出现明显落后于西方发达国家。近年来随着改革开放和经济、交通发展的需要,我国也进入了悬索桥时代。我国悬索桥的建设与国外相比,还存在一定的差距。拥有漫长的海岸线,江河纵横,群岛分布广泛的中国,总的交通网尚未形成,大跨悬索桥在我国将大有发展前途。 目前悬索桥空间分析计算大多采用有空间杆单元和梁单元组成的空间骨架模型。该计算方法已经能够考虑悬索桥复杂结构的很多实质性问题,也使结构计算精度比以前提高了一大步,使桥梁结构计算达到较高水平。针对悬索桥的空间受力分析,国内外已有相当多的研究。但由于自编程序的局限性,是研究建立在很多简化,假设的基础上,不能对悬索桥结构进行深入地分析,特别是模型的简化是结构的参数分析受到限制,不能充分发挥有限元分析的优势。 本文采用ANSYS软件进行全桥仿真分析。大型有限元软件ANSYS具有丰富的单元库及材料库,可以对任何结构形式的桥梁进行全桥仿真分析,在桥梁工程中具有广泛的应用前景。全桥仿真可以通过对各种荷载工况的组合,较为精确的反映出桥梁在各种因素作用下的综合特征,使得桥梁既经济美观又安全可靠。在研究中经过反复调试,总结出一套较为准确的建模方法和最优初始应变的取值条件,并于其他程序计算结果进行比较,使计算结果能满足分析精度的要求。 在此基础上进行了:(1) 钢结构加劲桁架悬索桥的静力分析,其中包括恒载、/和汽车荷载等的作用。恒载常常占据桥梁总荷载的大部分,恒载自重对悬索桥的刚度具有显著的影响。(2) 钢结构加劲桁架悬索桥的动力分析,其中包括模态分析和地震响应分析。地震响应分析又包括反应谱分析和时程分析。地震作用包括水平两个方向和竖向一个方向,并对反应谱法和时程分析法的计算结果进行了比较。在计算悬索桥的地震反应时,必须计算竖向分量的作用。由于悬索桥是柔性结构,因而受地震荷载控制的可能性较小。(3) 主要结构参数对悬索桥的影响分析。边界条件的变化对结构的影响也较大。主索引起的影响较小。而吊杆对悬索桥自振特性几乎没有影响。研究结果有利于指导悬索桥结构设计。


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