基于试验模态分析的大型钢结构折形吊桥的等效模型研究

作     者：胡元伦 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：盛宏玉

授予年度：2015年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：等效模型 有限元分析 模态分析 动力分析 实验模态 

摘      要：近年来,由于钢结构加工技术与施工技术以及预应力混凝土施工技术的飞速发展,大跨度钢管混凝土系杆拱桥和钢结构吊桥在国内得到了迅速发展。对于新建的桥梁,需要通过现场桥梁静、动载试验来评定其设计与施工质量,同时可确定工程的可靠度,并检验和完善桥梁设计理论。而桥梁结构自振特性试验是桥梁试验核心内容之一。实验模态分析的目的是对已有的结构系统进行识别与评价,从中找出结构系统的动态特性及所存在的问题,为验证和修改结构动力学的分析模型提供试验依据。因此,对已有结构进行现场动力试验是非常有必要的。由于桥梁属于大型构筑物以及桥面板横截面构造的多样性和复杂性,采用实体单元建模除了难度较大之外,建模工作量和计算工作量都非常大,采用等效模型计算分析对于桥梁特性的快速计算和提高设计效率来说都有着很重要的参考意义。随着桥梁模型及相关分析软件的发展,桥梁板的等效模型分析会和实际情况越来越接近,这样等效模型的分析对桥梁建设的指导意义就会越来越重要。本文以蚌埠市博物馆中庭内部折形钢结构吊桥为研究对象,探讨对桥面板等效模型的分析。采用实体单元建模难度较大,建模工作量和计算工作量都非常大,采用等效模型计算对于桥梁特性的快速计算和提高设计效率来说都有着很重要的参考意义。考虑采用等效原理将桥面板等效为等厚的桥面板,等效桥面板的宽度保持与原结构一致。为了保证理论动力特性的一致,等效桥面板与原结构抗弯刚度、转动惯量、线密度应保持一致,通过理论分析得到等效截面各部分尺寸参数的计算公式。为此,借助大型有限元分析软件ANSYS建立仿真模型,划分单元,对原结构和等效结构进行静力和动力特性分析,通过对计算结果的对比确定等效分析的效果。结果表明：提出的等效模型能够反映原结构的实际状态,得出的各等效参数可反映出原结构的主要动力特性。