蝴蝶拱桥稳定性及动力特性分析

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1、蝴分类号密级：密级蝶UDC拱密级：桥的稳定性及动力硕士学位论文特性分析蝴蝶拱桥的稳定性及动力特性分析作者姓名：唐仁伟西学科、专业：建筑与土木工程华大学号：212011085213007学硕指导教师：李丽士学完成日期：2013年5月位论文ClassifiedIndex:UDC:密级：XihuaUniversityMasterDegreeDissertationStabilityanddynamiccharacteristicsanalysisofbutterflyarchbridgeCandidate:TangRenweiMajor:ArchitectureandC

2、ivilEngineeringStudentID:212011085213007Supervisor:Prof.LiLiMay,2013西华大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期西华大学学位论文版权使用授权书本

3、学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西华大学，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，西华大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期西华大学硕士学位论文摘要蝴蝶形拱桥是一种造型优美的桥梁结构物，近年来较多的运用于城市桥梁的修建，甚至成为城市的标志。由于此类桥梁造型的特殊性，其构造和结构的力学行为较普通桥梁复杂得多。本文以西安市

4、某建成桥梁作为工程背景，利用大型有限元软件Midas/Civil建立模型，对该蝴蝶拱桥的稳定性问题及地震动响应进行研究。本文调研并分析了蝴蝶形拱桥在国内外的发展及稳定性的研究现状。阐述了几何非线性有限元理论和材料非线性有限元理论，通过运用拱桥结构的稳定性理论，采用有限元软件对蝴蝶拱桥进行稳定性问题模拟。考虑了三种荷载工况：一是裸拱状态，二是自重+二期恒载，三是自重+二期恒载+活载。分别计算了三种工况下的一阶失稳特征值，并求得荷载工况所对应的失稳模态。从拱肋的抗弯刚度和拱肋的倾角两个方面来分析拱桥的稳定性，从中得到两个参数变化与蝴蝶拱桥稳定性的关系。采用子空间迭代法

5、，计算了蝴蝶拱桥的前二十阶振型，并分析了拱桥的振型特点。在地震动响应分析方面，按《公路桥梁抗震设计细则》E1地震作用采用CQC振型组合方式进行地震动反应谱分析，分别考虑了纵桥向加速度地震动反应谱，横桥向地震动反应谱和竖桥向地震动反应谱的作用。分析了三个方向的地震动所引起的结构内力值的变化情况和左右拱肋位移变化曲线。关键词：蝴蝶形拱桥；非线性；有限元；稳定性；自振特性；反应谱I蝴蝶拱桥的稳定性及动力特性分析AbstractButterfly-shapedarchbridgeisakindofelegantbridgestructures,andmoreapplied

6、inurbanbridgeconstructioninrecentyears,evenasthesymbolofthecity.Duetotheparticularityofsuchbridgemodel,thestructureandthestructureofthemechanicalbehaviorthanordinaryBridgesismuchmorecomplicated.TakingXi'ancityabuiltbridgeastheengineeringbackground,usingthelargefiniteelementsoftwareMid

7、as/Civiltoestablishthemodelofvibrationresponse,stabilityproblemandthebutterflytypearchbridge.Thispaperresearchandanalyzethedevelopmentofthebutterflyshapedarchbridgeathomeandabroad,andthepresentresearchonstability.Expoundingthegeometricnonlinearfiniteelementtheoryandmaterialnonlinearit

8、yfini