[硕士]超柔性悬索桥非线性静力及风振响应分析

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内容简介

　　[硕士]超柔性悬索桥非线性静力及风振响应分析　　学科专业：结构工程　　授予学位： 硕士 　　学位授予单位：武汉理工大学　　学位年度：2008　　 输油气管道工程中的悬索桥是一种超柔性悬索体系结构，具有很强的非线性。与一般的桥梁结构相比，这种桥型竖向载荷小、桥宽与跨度比小及结构的整体刚度小。因此，在风力的作用下，此类悬索桥出现竖向弯曲振动，扭转振动或弯扭联合振动的可能性比一般桥梁大得多，特别是大跨度的悬索桥更容易出现较不利风振响应，若结构的动态特性不好，易造成破坏。悬索桥一旦发生破坏，不仅会引起巨大的经济损失，也将破坏生态、对当地环境造成严重的污染。而且目前国内对此类悬索桥的研究较少，因而开展此类桥梁的非线性静力、动力特性及风振响应的的研究十分必要。　　 本文以某现役悬索桥为例，运用通用编程软件Fortran编制风荷载模拟程序，采用有限元软件ANSYS进行非线性静力、动力特性及风振响应分析，主-要展开了如下的工作:　　 (1)建立悬索桥的有限元模型进行几何非线性分析。建立有限元整体模型的关键之一是找形计算，由于该桥的悬索体系是由主索、风索、下稳定索、吊索及系索组成，比常规悬索桥的找形计算更复杂，编制调索程序时需考虑各索之间的祸合作用。通过对比非线性静力分析结果与静载实验的结果可知理论计算结果是可靠的。　　 (2)编制了悬索桥考虑空间效应的风速时程模拟程序。根据平稳高斯随机过程的模拟理论，以Compag Visual Fortran6.5为平台编制了该悬索桥的脉动风模拟程序，生成了考虑空间效应的风速时程曲线。　　 (3)以该桥静力终态的内力和几何坐标作为动力初始态，做动力特性分析。通过对不同的力学模型进行动力特性计算比较，分析空间悬索体系各组成部分对全桥整体动力特性的影响，为进一步设计悬索桥提供参考。　　 (4)以该桥静力终态的内力和几何坐标来作为动力初始态，在此基础上进行非线性瞬态动力分析。根据已建立的有限元模型及脉动风荷载，对该桥做顺风向水平振动响应分析。通过对响应结果的谱分析可得到该桥的脉动响应特性。

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