[硕士]悬索桥的悬索线形分析、整桥建模

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内容简介

　　[硕士]悬索桥的悬索线形分析、整桥建模　　学科专业：机械设计及理论　　授予学位： 硕士 　　学位授予单位：江南大学　　学位年度：2007　　 主缆线形的确定是悬索桥设计的要点之一。确定悬索线形的方法很多，通常分单根悬索小变形时忽略变形的线形分析和考虑悬索受力变形时的线形分析。本文主要针对弹性悬索的线形做进一步讨论，基于设计参数(垂跨比)，给出了线形确定的详细过程。　　 为便于对悬索桥进行结构静力分析和动态分析，进而对桥梁结构的合理性进行研讨，本文建立一个简单、合理、有效的整桥有限元分析模型。对于钢箱式加劲梁悬索桥，由于加劲梁真实结构非常复杂，本文利用整体弯曲刚度和扭转刚度与实际加劲梁等效的原则，对加劲梁进行了合理的简化，确定了等效加劲梁的结构尺寸及各部分的材料常数，并应用于整桥模型的建立之中。　　 建立有限元模型时，有限单元的选择非常重要。合适的单元不仅使建模、计算方便，而且能够更加真实的模拟结构的受力、变形情况。本文根据悬索桥各部分的结构特点以及受力、变形特点，避免了以往将主缆视为完全柔性，不可弯曲的不足，兼顾了主缆的弯曲扭转变形，选定悬索、主塔与吊杆均为空间梁单元，加劲梁为薄壳单元，同时注意到各种单元的衔接方式尽可能与结构的实际情况一致。　　 文章以虎门大桥为例，建立了该悬索桥的整桥有限元模型，通过对模型进行静力分析，在检查模型的准确性的同时，也展示了该桥在集中车载和横向静风载作用下的位移、应力分布情况。为了解结构的动态特性，通过模态分析，提取模态频率与振型。将计算得到的模态参数与虎门实测的模态参数进行比较，其误差在允许范围内，因此证明了本文的建模思路以及方法的正确性.　　 此外，本文还对大跨度桥梁的结构合理性进行了定性的分析，探讨了悬索桥加劲梁的宽度以及主塔对加劲梁支撑位置等因素对结构动态特性的影响规律。　　 最后通过悬索桥模型的模态实验进一步证明了建模方法的正确性，清楚了解到整桥结构的模态特点。

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