静载荷与风载荷作用下的斜拉管桥有限元分析

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斜拉管桥是一种中长跨越的常用桥梁。随着能源的地域性重新分配,人们更多地采用斜拉管桥来输送能源。本论文对静载荷和风力动载荷作用下的斜拉管桥进行了有限元分析。主要工作和结论如下:首先,通过对斜拉管桥的结构分析和力学简化,确定了其基本几何模型,并应用有限元分析软件,建立了斜拉管桥,包括斜拉索、风索、塔、主梁和输油管的三维有限元模型。应用APDL语言编程,实现所建模型的参数化。其次,根据确定成桥状态的方法,反复试算后确定了该斜拉管桥的成桥状态,详细分析了该状态时的各部件最大应力和最大位移,并以成桥状态为基础,对最大静载荷作用工况进行分析,得到最大应力和位移。根据相关工程设计准则,判断其应力和位移在许用范围内,符合工程设计要求。然后,对斜拉管桥风力动载荷的类型和抗风措施进行了分析和总结,并以本文研究的斜拉管桥为模型,详细分析了该桥在卡门涡激振动时的激振响应,得到桥中心和斜拉索振幅随其频率变化的规律。最后,通过综合考虑各种抗风措施,本文对该斜拉管桥提出的抗风措施为安装油阻尼器。在有限元分析中,本文利用弹簧单元模拟阻尼器的作用并赋予其相应的阻尼系数,得到了安装阻尼器后桥中心和各斜拉索振幅随频率变化的响应曲线,并将该结果与没有安装阻尼器时的振幅进行了对比研究,发现最大振幅仅为原来的1/3。则对于该斜拉管桥,安装油阻尼器是一种可行的抗风措施。
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