既有线提速预应力混凝土简支T梁桥力学特性分析及其优化设计

摘要

预应力混凝土T梁因其诸多优点成为我国铁路桥梁建设中广泛应用的桥型。目前，随着铁路提速的不断深入，在提速试验中，发现既有预应力混凝土T梁存在刚度不足及整体动力性能差的问题。特别随着客货车速度越来越高，对于桥龄较长的既有T梁桥，这些问题越显突出，如不加以解决，将会直接影响桥梁结构使用寿命和列车运行安全。 首先，本论文基于桥梁结构设计原理和结构力学分析计算方法，以32m预应力混凝土简支T梁为实例，建立其静动力分析的ANSYS有限元模型，计算在标准铁路荷载作用下结构应力和挠度，分析其结构强度是否满足设计要求。通过计算移动荷载作用下的结构动力响应，判断结构响应与列车运行速度的关系。同时对其结构自振频率也进行了计算分析和评定。 其次，本论文对预应力混凝土T梁优化设计进行初步研究。新建桥梁的优化设计技术在铁路桥梁设计中越来越重视，本文基于结构参数化设计的思想，实现有限元分析建模参数化，本方法能迅速得到调整设计参数后的新结构模型。 最后，本论文对预应力混凝土T梁结构优化前后的静动力特性进行比较，得出的结论对工程设计和施工人员的一定参考价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2既有线预应力砼简支T梁存在的问题

1.3国内外研究概况

1.3.1国内研究现状

1.3.2国外研究现状

1.4本文的主要内容

第二章桥梁结构动力分析理论基础与有限元分析方法

2.1简支梁的自由振动

2.1.1简支梁自由振动动力平衡方程

2.1.2简支梁主振型函数的正交性

2.2动力问题的Hamilton原理

2.3桥梁结构的动力学方程

2.4动力学问题的有限单元法

2.5求结构动力响应数值积分方法

2.5.1直接积分法

2.5.2振型叠加法

第三章32m预应力混凝土简支T梁桥结构静动力特性计算及分析

3.1 32m预应力混凝土T梁结构概述

3.2 32m预应力混凝土T梁有限元模型

3.2.1 ANSYS施加预应力的方法

3.2.2建立有限元模型

3.3 32m预应力简支T梁静力特性分析

3.3.1静力分析

3.3.2静力分析及其结果分析

3.4 32m预应力简支T梁动力特性分析

3.4.1模态分析

3.4.2瞬态动力分析

第四章32m预应力混凝土简支T梁桥结构的优化设计

4.1参数化的有限元结构分析

4.2结构优化设计简介

4.2.1 ANSYS优化设计简介

4.2.2优化设计的步骤

4.3预应力混凝土简支T梁的优化设计

4.3.1选取优化变量

4.3.2参数化建模

4.3.3 ANSYS优化结果及分析

4.4优化后32m预应力砼简支T梁静动力特性分析

4.4.1优化后32m预应力砼简支T梁静力特性分析

4.4.2优化后32m预应力砼简支T梁动力特性分析

4.5结论

第五章结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文