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开口薄壁砼肋拱平转阶段动力特性研究与稳定分析

作　者: 岳海玲
导　师: 田仲初
学　校: 长沙理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 转体施工 开口薄壁 模态分析 环境激励 模型修正 屈曲特征值
分类号: U448.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着平转施工的钢筋混凝土肋拱结构的跨径逐渐增大,研究半跨结构转体中的动力与稳定特性有着越来越重要的理论和实际意义。本文以贵州花江大桥为背景,详细论述了环境振动测试和模型修正理论;采用移动测量法对花江大桥转体体系下的开口薄壁肋拱结构进行了现场模态试验与分析,利用实测数据对结构进行了模型修正;并利用修正后的模型对结构进行了稳定分析。而后从设计阶段对结构稳定性的提高进行了探讨。主要工作如下:(1)论述了环境激励下大跨度桥梁模态试验方法,重点论述了移动测量法在模态试验中的应用,分析了模态试验时测点的布置、传感器的选择及放置方法。(2)采用移动测量法对花江大桥转动阶段的开口薄壁半跨砼肋拱进行了环境激励下的模态试验,获得了该转体结构的动力特性,并在转动过程中对上转盘进行了动态监测,为研究同类型桥梁环境激励下的振动提供参考。(3)提出一种实用的模型修正方法。研究了有限元模型修正的基本方法、修正参数的选取、目标函数的建立。采用参数灵敏度修正法,结合现场模态试验实测数据,选取拱圈混凝土的弹模、密度以及横隔板型钢骨架的弹模、密度作为修正对象,对花江大桥转体阶段开口薄壁砼肋拱结构进行了模型修正,得到准确的计算模型。(4)采用修正后的基准模型对结构进行了稳定分析。提出了一种提高结构屈曲特征值的实用优化方法,应用ANSYS参数化语言编写优化求解命令流,并通过验证。然后对花江大桥转体体系进行了屈曲特征值优化,使得拱肋结构在自重无显著变化情况下,优化了材料分布,屈曲特征值有明显提高。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 转体施工技术  10-12
  1.2 开口薄壁拱结构平转施工工艺  12
  1.3 模态分析理论的发展  12-16
    1.3.1 模态分析概述  12-13
    1.3.2 基于环境激励的模态分析  13-14
    1.3.3 环境激励的模态参数识别方法的发展  14-16
  1.4 有限元模型修正技术的发展  16-19
  1.5 开口薄壁结构稳定的研究状况  19-20
    1.5.1 开口薄壁结构稳定的研究  19-20
    1.5.2 开口薄壁混凝土肋拱稳定的研究状况  20
  1.6 本文主要研究内容  20-22
第二章 环境激励的开口薄壁砼肋拱模态试验研究  22-35
  2.1 基于环境激励的大跨度桥梁模态试验方法  22-24
    2.1.1 环境激励的移动测量法  23-24
    2.1.2 移动测量法的优点  24
  2.2 移动测量法测点选取及传感器的布置  24-25
    2.2.1 测点选取  24-25
    2.2.2 传感器的选择及放置  25
  2.3 贵州花江大桥平转前模态试验  25-33
    2.3.1 花江大桥简介  25-26
    2.3.2 有限元模型的建立  26-28
    2.3.3 试验目的  28
    2.3.4 试验准备  28-29
    2.3.5 现场试验与结果  29-33
  2.4 本章小结  33-35
第三章 动力有限元模型修正的研究  35-47
  3.1 动力有限元模型修正技术  35-36
  3.2 动力有限元模型修正方法  36-38
    3.2.1 直接修正矩阵的 Lagrange 乘子法  36-37
    3.2.2 参数型修正法  37-38
  3.3 基于参数灵敏度分析的动力有限元模型修正  38-41
    3.3.1 特征值灵敏度分析  38-40
    3.3.2 修正参数的选取  40
    3.3.3 模型修正目标函数的建立  40-41
  3.4 转体阶段花江大桥开口薄壁肋拱动力有限元模型修正  41-45
    3.4.1 有限元模型修正过程  41-43
    3.4.2 结果对比  43-45
  3.5 本章小结  45-47
第四章 开口薄壁砼肋拱稳定性研究  47-69
  4.1 引言  47
  4.2 稳定分析理论  47-48
  4.3 开口薄壁砼肋拱的稳定计算  48-51
    4.3.1 结构自重下的屈曲分析  48-49
    4.3.2 静风作用下开口薄壁砼肋拱的稳定  49-51
  4.4 一种提高开口薄壁砼肋拱稳定的方法研究  51-67
    4.4.1 影响矩阵方法  52
    4.4.2 渐进结构屈曲优化方法  52-55
    4.4.3 屈曲特征值影响系数及求解方法的提出  55-56
    4.4.4 屈曲特征值优化的求解方法步骤  56-57
    4.4.5 算例验证  57-62
    4.4.6 工程算例验证  62-67
  4.5 本章小结  67-69
结论与展望  69-71
参考文献  71-76
致谢  76-77
附录  77

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁：按结构分 > 拱式桥
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