大跨度连续钢桁梁拱桥时域抖振分析

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1、西南交通大学硕士学位论文大跨度连续钢桁梁拱桥时域抖振分析姓名：孙刘军申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：郑史雄20090301西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要随着设计理论、建筑材料和施工技术的发展，现代拱桥向大跨度、超大跨度方向发展，风致振动问题也显得越来越突出。而在风致振动中，抖振对桥梁运营阶段行车安全性和舒适性的影响是不可忽视的。抖振分析有频域和时域两大类方法，频域分析简单易行，但不能较好地模拟脉动风特性，而时域分析能模拟时间历程，同时考虑结构的非线性、风荷载相关性的影响。本文以某大跨度连续钢桁梁拱桥为工程实例，对其成桥状态进行了时域抖振分析，

2、主要做了以下几个方面的工作：1、描述了脉动风场的自然特性，基于谐波合成(CAWS)法的计算公式，绘出了模拟程序的流程图，考虑风速谱随高度变化的特点，用Fortran语言编制了实用的模拟程序，实现对三维空间脉动风场的有效模拟；2、介绍了桥梁动力特性分析的有限元理论及计算方法，使用通用有限元软件ANSYS，建立全桥的空间有限元模型，进行结构自振特性分析；3、介绍抖振基本理论和基于时域分析的抖振响应理论，并利用Scanlan的准定常气动力公式计算抖振力并考虑气动导纳，对该连续钢桁梁拱桥进行了空气静力分析和时域抖振分析；4、对本文的研究工作进行了总结，给出了研究中的一些结论，

3、并指出了在进一步研究中亟待解决的问题。关键词：连续钢桁梁拱桥；脉动风场；时域分析；抖振响应西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractWiththedevelopmentofengineeringdesign，materialscienceandconstructiontechnology，thespanofmodemlong·spanarchbridgehasconstantlyincreased．Wind．inducedvibrationproblemsalsowillbecomemoreandmoreprominent．Buffetingisinevi

4、tableduringcompletebridgestatus，whichaffectsthebridge’Strafficsafetyanddrivingcomfortableness．Thebuffetingcanbeanalyzedinbothfrequencydomainandintimedomain．AlthoughtheanalysisprocessinfrequencydomainiSnotcomplex，itisnotapplicabletosimulatethecharacteroffluctuatingwind．Theanalysisprocess

5、intimedomainCansimulatethecourseoftime，moreover,thenonlinearityofstructureandwindloadsrelevancearereflected．SoitiSappropriateandeffectivetousethemethodoftimedomain．Inthisthesis．takingalong．spancontinuoussteeltrussbeamarchbridgeastheprojectbackground，thebuffetingproblemsofthebridgeatoper

6、ationalstatearestudied．Theresearchismainlyfocusedonthefollowingaspects：1．Thenaturalpropertiesoffluctuatingwindfieldsisdepicted．BasedontheformulationofC省肜S(ConstantAmplitude鼢veSuperposition)．flowchartofthesimulationprocedureisgiven．Consideringthatthewindspeedspectrumisvarywiththehei曲tfor

7、thelong．spancontinuoussteelarchbridge，theFORTRANlanguageisemployedtoprogramtheformulasoftheCAWSmethod。SothatthefluctuatingwindfieldiSsimulated．2．ThefiniteelementmethodtheoryofthedynamicalcharacteristicanalysisiSintroduced．ThespatialfiniteelementmodaliSestablishedbyusingthegener