基于等效建模的大跨度钢桁梁斜拉桥静动力特性计算及荷载试验验证

摘要

钢桁梁斜拉桥作为公铁两用的大跨度桥型拥有广阔的市场空间。在该型桥梁的设计中，板桁结合已成为了主梁桥面板的首选方案。对于这类主梁的整体建模，本文采用静力和动力刚度等效的方式实现，并在此基础上分别进行了整体的静力计算和动力计算，最后与桥梁荷载试验结果进行了对比，验证了等效模型的正确性。
　　5.1结论
　　本文的研究工作及结论主要有以下几个方面:
　　①通过建立板桁结合桁架梁的结构空间有限元模型，可采用等效悬臂梁的方法，分别进行1/10重力下的挠度计算和动力特性计算，可分别获得主梁对应的等效刚度值。分析结果表明，两种方法获得的等效刚度值一致性较好。
　　②采用集中质量法和等效刚度法建立了粉房湾长江大桥（钢桁梁）等效单梁模型。和考虑桥面板的模型相比，该模型具有单元节点少，加载方便，可最大程度提高计算效率，尤其是动力时程计算的效率。同时还可以避免由于在整体模型中引入局部分析所带来的模拟不准确、计算效率低下等问题。
　　③在等效单主梁模型上完成了粉房湾大桥的结构静力和动力计算。按照规范中车辆荷载的布置方案，完成了不同工况下的静力计算，获得了主梁的内力和挠度，可为主梁局部设计和验算提供荷载值。进行了移动荷载下的跑车试验，获得了不同位置处的动挠度值，计算了桥梁的冲击系数。进行了动力特性分析，把握了结构的各阶频率和振型。
　　④完成了粉房湾大桥的荷载试验。典型工况下桥梁的静挠度测试值与理论计算值的对比结果，两者差距小于10％，表明单梁等效有限元模型能够较好的模拟主梁的刚度。动力特性测试结果表明，低阶模态与计算结果吻合较好，有限元模型在动力性能上具有和实际结构很强的相似性。跑车测试结果表明，有限元模型计算出的桥梁冲击系数与实测冲击系数接近，有限元模型能够胜任风致振动和地震振动响应计算，能真实反映实桥的动力性能。

目录

声明

第一章 绪论

1．1 斜拉桥的发展现状

1．2 公铁两用斜拉桥的发展

1．3 钢桁公铁斜拉桥结构分析理论研究现状

1．4 桥梁静动力检测的方法简介

1．5 本文的意义和研究内容

第二章 钢桁梁斜拉桥整体有限元建模

2．1 依托工程概况

2．1．1 主桥结构体系

2．1．2 钢桁架梁

2．1．3 斜拉索

2．1．4 索塔

2．1．5 交界墩、辅助墩及其桩基础

2．1．6 主桥支承条件

2．1．7 桥面铺装

2．2 钢桁梁斜拉桥有限元模型

2．3 桁架主梁刚度(抗弯、抗扭)等效方法

2．3．1 集中荷载法

2．3．2 1／10重力法

2．3．3 动力法计算等效刚度

2．4 等效刚度有限元模型

2．5 本章小结

第三章 钢桁梁斜拉桥的静力荷载试验及计算对比

3．1 桥梁荷载试验概述

3．2 试验设备和试验工况

3．3 典型静力工况的测试结果及对比

3．3．1 工况T1测试结果及对比

3．3．2 工况T2的测试结果及对比

3．3．3 工况T3的测试结果及对比

3．3．4 工况T4的计算结果及对比

3．3．5 工况T5的测试结果

3．3．6 工况T6的测试结果

3．4 本章小结

第四章 钢桁梁斜拉桥的动力荷载试验及计算对比

4．1 桥梁动力荷载试验概述

4．1．1 脉动试验

4．1．2 强迫振动试验

4．2 粉房湾大桥模态测试及与计算值的对比

4．2．1 模态测试法简介

4．2．2 模态测试结果及对比

4．3 跑车工况计算和试验结果

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文

在学期间参加的科研项目及获奖