[硕士]CFRP拉索斜拉桥动力分析与地震响应控制研究

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内容简介

　　[硕士]CFRP拉索斜拉桥动力分析与地震响应控制研究　　学科专业：结构工程　　授予学位： 硕士 　　学位授予单位：江苏大学　　学位年度：2010　　 碳纤维增强聚合材料(CFRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能，引起了土木工程界的广泛重视。将CFRP用作大跨径斜拉桥的拉索，不仅可以充分利用其高强性能，而且可以基本解决传统斜拉索的腐蚀退化问题，同时在减轻斜拉桥上部结构自重、提高斜拉桥跨越能力和承载效率等方面都会产生积极作用。　　 目前，国内外对于CFRP拉索应用于斜拉桥的相关研究和实际工程还不多，而CFRP索试验桥动态试验和长大跨 CFRP索斜拉桥减震控制研究更是少见。为此，本论文依托国家自然科学基金项目(50678074)，围绕国内首座CFRP拉索试验桥的模态试验、超大跨CFRP拉索斜拉桥的动力特性与地震响应分析以及减震控制研究等内容进行了探讨，主要研究内容概括如下:　　 1.CFRP索斜拉试验桥的模态试验及动力分析。在己有静载试验的基础上，对试验桥进行了模态试验分析，详细介绍了模态试验的激励方式、信号采集系统和方法、主要测试的内容和数据处理等，并将有限元模型的计算结果与试验实测结果进行对比分析;利用试验桥上预设的实时测点，合理安排测试时段，按时采集试验桥及其拉索的实时测试数据，分析混凝土、CFRP材料的徐变和收缩对试验桥力学性能的影响;采用等轴向刚度的准则进行试验桥拉索的替换，分析两种索斜拉试验桥的动力特性和地震响应情况。　　 2.CFRP索超大跨斜拉桥非线性动力特性分析。概括了斜拉桥结构动力分析和研究的现状、主要内容及常用方法;在课题组已有的研究成果和试验基础上，进一步建立和完善主跨千米级的CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥有限元计算模型，采用子空间迭代法对比分析了两种拉索斜拉桥的主要自振频率和振型。　　 3.CFRP索超大跨斜拉桥地震响应分析与抗震验算。介绍CFRP索大跨斜拉桥的地震响应分析研究现状，阐述了大跨度桥梁抗震的一般设计方法和地震波的输入问题;在动力特性分析模型的基础上，进一步修正计算模型，采用时程分析法对比分析两种拉索斜拉桥诸多项目的地震响应时程和关键截面的响应峰值:最后对两种索斜拉桥的抗震性能进行了验算和评价。　　 4.CFRP索超大跨斜拉桥减震控制研究。在CFRP索斜拉桥减震控制探索性研究中，本文采用弹性连接装置和粘滞阻尼器两种减震装置，选取的目标函数包括:主梁端纵桥向位移、主梁跨中竖向位移、桥塔顶纵桥向位移、桥塔底弯矩以及减震装置的内力和变形。通过参数敏感性分析，综合考虑各目标函数值，选取合理的弹性连接刚度k、阻尼系数C和速度指数a，同时比较分析两种减震措施分别对于两种索斜拉桥的减震效果优劣。　　 本文通过以上的研究获得了第一手的试验分析数据和拓展研究的结果及结论，这将为CFRP索斜拉试验桥后期测试和性能评估打下坚实的基础，同时为CFRP索大跨斜拉桥动力特性和抗震性能的分析提供一定的理论依据和实际参考，也为CFRP索大跨斜拉桥减震控制作出了探索性研究。

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