下承式预应力混凝土拱桥的动态仿真

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1、湖北工业大学硕士学位论文下承式预应力混凝土拱桥的动态仿真姓名：周俊荣申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：熊健民;周金枝20090501湖北工业大学硕士学位论文摘要国内外桥梁建筑史上下承式混凝土拱桥占有十分重要的地位，桥梁使用的安全性越来越受到人们的重视。拱桥设计理论中，一般采用冲击系数来考虑车辆载荷对桥梁结构产生的动力效应，而桥梁的动力效应较大时会影响桥梁的安全使用，从目前的研究看，仅用这种方法考虑动力效应对桥梁的安全性影响远远不够。因此，本文用有限元数值分析和计算机仿真分析相结合的方法，研究车辆载荷过桥时桥梁结构产生的动态响应，对研究桥梁结构使用的安全性提

2、供了新的研究方法。本文的主要研究内容以及结论如下：1、以安家渡桥为研究对象，简化其空间力学模型，在有限元分析软件ANSYS中，建立该桥的空间有限元模型，对比利用全实体单元和梁单元两种空间有限元模型得到的计算值，证明选用梁单元模型模拟该桥的动态特性是可行的；2、对该桥的自振频率进行了计算和分析，分析结果表明桥跨结构面外横向振动影响要大于面内竖向振动，同时面外稳定性要弱于面内稳定性；3、分别用匀速常量载荷模型和常量力加简谐力模型模拟车辆载荷，分析了理想移动载荷以不同速度匀速通过桥面时的时间历程动力响应，对比两种模型得到的计算结果，得出将实际车辆过桥时车辆载荷简化为匀速常量载荷计

3、算是可行的；4、对移动载荷和冲击载荷作用下桥梁的冲击系数做了较为详细的分析：理想移动载荷行车速度不变通过桥面时，桥梁产生的动力效应比较明显，冲击系数大致随车速的提高而增大；桥面不平性引起车辆对桥梁产生冲击载荷，这种由冲击载荷引起桥梁产生的动力效应明显增大，并随着速度的增大而增大。从上述分析可看出，在钢筋混凝土系杆拱桥的设计中，应充分考虑行车对桥梁的冲击作用，冲击系数的取值问题应予以重视。本文的研究内容可为该桥的动力测试及该类桥梁结构的优化设计提供一定的参考。关键字：混凝土拱桥，有限元分析，ANSYS，白振特性，动力响应湖北工业大学硕士学位论文AbstractThroughp

4、restressedconcretearchbridgepossessesimportantstatusinthedomesticandforeignhistoryofbridgebuilding，andmoreandmorepeoplepayattentiontotheusesafetyofbridge．Inarchdesigntheory,dynamiccoefficientisgenerallyusedtoconsiderthedynamiceffectcausedbyvehicleloadsonthebridgestructure，butgreatdynamicef

5、fectisbadtothesafeuseofbridge．Accordingtocurrentstudy,theonlywaytoconsiderthedynamiceffectisinsufficient．Therefore，inthisPaper'thedynamiceffectcausedbyvehicleloadsonthebridgestructureisresearchedbythemethodsofcombinationfiniteelementnumericalanalysisandcomputersimulationanalysis，anditalsop

6、rovidesanewresearchmethodforthestudyonthesafeuseofthebridgestructure．Themainresearchcontentsandsomeconclusionsareasfollowing：First，inthispaper'Anjiaduarchbridgeisstudied．Itsspacemechanicalmodelissimplified，thenits3．DfiniteelementmodelisestablishedwithsoftwareANSYS，comparedcalculationresult

7、sofsolidelementmodewithbeamelementmode，itshowsthatitisfeasibletouse3-Dbeamelementmodetoanalyzethebridgedynamicresponse；Second，naturalfrequencyofthisbridgeiscalculatedandanalyzed，theanalysisshowsthathorizontalplanevibrationofcross-bridgestructureisstrongerthant