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独柱墩曲线钢-混组合梁桥梁体倾覆机理与抗倾覆设计方法研究

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独柱墩曲线钢-混组合梁桥梁体倾覆机理与抗倾覆设计方法研究

作者：张维举北京交通大学

学位级别：硕士

相较于传统的钢筋混凝土梁桥,曲线钢-混凝土组合箱梁桥具有更多的优势,如较低的自身重量、更高的抗扭刚度、更短的建造周期以及更有效的空间使用。又因当前城市的土地资源日益匮乏,因此,大量的下部结构为独柱墩的曲线钢-混凝土组合箱梁... 详细信息

相较于传统的钢筋混凝土梁桥,曲线钢-混凝土组合箱梁桥具有更多的优势,如较低的自身重量、更高的抗扭刚度、更短的建造周期以及更有效的空间使用。又因当前城市的土地资源日益匮乏,因此,大量的下部结构为独柱墩的曲线钢-混凝土组合箱梁桥应运而生。然而当采用独柱式桥墩作为其下部结构时,其抗倾覆稳定性能将变差,同直线桥梁相比,曲线桥梁抗倾覆能力更差,从而有很大可能引发倾覆。因此,研究独柱墩曲线钢-混凝土组合箱梁桥的倾覆机理、抗倾覆设计方法、抗倾覆稳定性以及桥梁加固技术具有重要的实际应用价值。本文基于一座三跨曲线钢-混凝土组合箱梁桥的实际工程,重点探讨了这一问题,主要研究有:(1)采用显示动力有限元分析方法对一座三跨曲线钢-混组合梁桥进行了横桥向倾覆全过程分析。综合考虑地震作用,通过桥梁结构的响应分析,确定地震动的最不利输入方向,对地震动进行最不利方向输入,对三跨曲线钢-混组合梁桥进行了地震作用下的横桥向倾覆全过程分析,结果表明:静力作用下组合梁桥倾覆过程可分为三个阶段,分别为变形体转动阶段、梁体大角度转动阶段、侧移倾覆阶段;独柱墩曲线钢-混组合梁的受力情况、破坏特征与传统的混凝土箱梁桥类似,但存在梁体显著爬移的特点;地震作用下梁桥的倾覆过程分为变形体转动阶段、梁体大角度转动阶段、梁体跌落阶段,地震动的施加使得梁桥的受力情况与破坏特征更加严峻。(2)相对于规范倾覆计算的方法,考虑桥梁自重的抗倾覆稳定计算方法更加适用于桥梁横向抗倾覆计算,针对于曲线独柱墩钢-混组合梁桥,采用能量法和变分原理,结合空间力系平衡原理,推导出独柱墩曲线钢-混组合梁桥支座反力理论计算方法,并通过MATLAB编码,结合ABAQUS有限元软件,分析桥梁长度、滑移刚度、曲率半径、联端支座间距与梁宽的比值、支座偏移、支承方式等影响因素对独柱墩曲线组合梁桥支座脱空倾向、抗倾覆稳定系数的影响,总结抗倾覆稳定性与上述因素之间的关系,同时提出切实可行的建议。(3)论述了独柱墩曲线组合梁桥的加固原则,针对于影响因素对抗倾覆稳定性的影响,提出增设盖梁并改单支座为双支座、增设墩柱、墩梁固结、设置抗拉拔装置、加大联端支座间距与梁宽比值、设置合理的支座偏心等加固方式,对三跨曲线钢-混组合梁桥进行加固改造,利用考虑桥梁自重的抗倾覆计算方法,结合理论计算方法与有限元模拟对加固方式进行相关验算。

关键词：钢-混组合梁桥倾覆机理抗倾覆稳定计算抗倾覆加固方法

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船舶随机纵浪中非线性横摇及倾覆机理研究

船舶随机纵浪中非线性横摇及倾覆机理研究

作者：李红霞天津大学

学位级别：硕士

随浪中船舶的参数激励横摇运动,可以引起船舶的不稳定横摇,是随浪中船舶倾覆的主要原因之一。本文旨在研究随机随浪情况下,由于参数激励引起的大幅横摇运动的动力特性,揭示随机随浪中船舶倾覆机理。本文用能量方法提出了基于自由横摇曲... 详细信息

随浪中船舶的参数激励横摇运动,可以引起船舶的不稳定横摇,是随浪中船舶倾覆的主要原因之一。本文旨在研究随机随浪情况下,由于参数激励引起的大幅横摇运动的动力特性,揭示随机随浪中船舶倾覆机理。本文用能量方法提出了基于自由横摇曲线确定非线性阻尼系数的方法,此方法的最大优点是不需要事先确定阻尼的准确形式,并且可以满足大角度横摇下回复力矩强非线性的要求。本文考察了线性项加立方项和线性项加平方项两种横摇阻尼的表达形式,比较了计算结果与实验数据的差异。根据15000吨集装箱船的船模实验结果,得到了集装箱船的非线性横摇阻尼系数。考虑纵摇、升沉及波浪对稳性高度变化的影响,将船舶稳性高度GM作为时域变化的随机参数激励,建立了船舶在随机随浪航行情况的参数激励横摇运动微分方程。根据长150m、宽27m的集装箱船的型线,求出了随浪中的稳性高度与静水中稳性高度的差值,该差值为波面形状及纵摇和升沉运动的函数。采用ITTC双参数波浪谱,将有义波高为10m、12m和18m的三种不同随机波分别分解为一系列规则波的迭加,根据切片理论求出每种规则波激励下船舶的升沉和纵摇运动。将不同规则波影响下稳性高度变化量迭加,求出不同随机波作用下船舶横摇运动的参数激励值。考虑初始横摇角为30及定常风作用下发生50永倾角,计算随机参数激励下船舶的时域横摇运动响应。计算表明,在大幅随机波作用下,集装箱船横摇角达到300以上,而在稳定横风和有义波高为18m的随浪作用下,船舶发生倾覆。计算结果显示了随机随浪对船舶横摇和倾覆的重要影响。

关键词：船舶横摇随机波浪参数激励倾覆机理

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珠江客船倾覆机理及试验研究

武汉水运工程学院学报 1988年第3期 1-11页

作者：蔡岭梅钟国平王仁康刘家新武汉水运工程学院船舶流体力学教研室

本文利用横摇方程讨论船舶倾覆过程,揭示了倾覆的机理,提出了采用自由动态模型试验方法研究倾覆过程,并建立了模型与实船之间的倾覆过程相似准则。通过几种状态下倾覆对比试验,获得了这些参数对倾覆过程影响的规律,并预报实船的倾斜和... 详细信息

本文利用横摇方程讨论船舶倾覆过程,揭示了倾覆的机理,提出了采用自由动态模型试验方法研究倾覆过程,并建立了模型与实船之间的倾覆过程相似准则。通过几种状态下倾覆对比试验,获得了这些参数对倾覆过程影响的规律,并预报实船的倾斜和倾覆的过程。

关键词：倾覆机理动稳性突风相似准则

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独柱连续梁桥的倾覆机理及加固技术研究

中国市政工程 2016年第4期 18-20,24页

作者：李雪峰陆元春周良上海市城市建设设计研究总院上海200125

独柱支撑的连续梁倾覆事故近年来频发,引起工程设计人员的重视。在编制GB 50917—2013《钢-混凝土组合桥梁设计规范》时,对独柱连续梁的倾覆问题展开专项研究,并在规范中率先提出采用限制梁体横向转角的方式控制桥梁的倾覆。以此为背景... 详细信息

独柱支撑的连续梁倾覆事故近年来频发,引起工程设计人员的重视。在编制GB 50917—2013《钢-混凝土组合桥梁设计规范》时,对独柱连续梁的倾覆问题展开专项研究,并在规范中率先提出采用限制梁体横向转角的方式控制桥梁的倾覆。以此为背景,通过对国内桥梁倾覆事故的分析,揭示独柱连续梁的倾覆机理,提出避免发生桥梁倾覆的设计规定;根据独柱连续梁的倾覆机理,结合不同的实际情况,提出相应的加固技术;最后介绍桥梁倾覆加固技术在上海某高架桥加固工程中的应用情况。

关键词：独柱连续梁桥倾覆机理设计规定加固

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铰支承箱梁桥倾覆机理和判别方法研究

铰支承箱梁桥倾覆机理和判别方法研究

曲线桥在多种地震动特性下的抗倾覆稳定性及连杆加固研究

中国公路学会桥梁和结构工程分会2014年全国桥梁学术会议

作者：石雪飞周子杰阮欣同济大学桥梁工程系

铰支承箱梁桥近年来的倾覆事故引发对该类型桥梁倾覆机理和判别方法的探讨。研究以倾覆事故桥梁分析为基础,讨论以支座脱空为临界状态的倾覆判别方法和以倾覆轴为概念的倾覆稳定系数判别方法的合理性和适用性。结合理论分析和有限元验证... 详细信息

铰支承箱梁桥近年来的倾覆事故引发对该类型桥梁倾覆机理和判别方法的探讨。研究以倾覆事故桥梁分析为基础,讨论以支座脱空为临界状态的倾覆判别方法和以倾覆轴为概念的倾覆稳定系数判别方法的合理性和适用性。结合理论分析和有限元验证,提出考虑几何非线性效应的倾覆机理假说。研究总结铰支承箱梁桥可能的倾覆破坏历程,提出包含结构整体稳定验算和构件强度验算的倾覆判别方法,并认为倾覆验算过程中必须考虑几何非线性效应。

关键词：铰支承箱梁桥横向稳定倾覆机理判别方法

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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曲线桥在多种地震动特性下的抗倾覆稳定性及连杆加固研究

作者：余嘉景广州大学

学位级别：硕士

曲线桥在城市和山区都应用广泛,但由于其质量中心和刚度中心不重合,有严重的弯扭耦合现象,在重力和地震作用下,时常会发生各种灾害,其中的倾覆灾害危害极大。但目前的研究绝大多数关注的是车辆超载等重力、静力效应下的倾覆稳定性,而对... 详细信息

曲线桥在城市和山区都应用广泛,但由于其质量中心和刚度中心不重合,有严重的弯扭耦合现象,在重力和地震作用下,时常会发生各种灾害,其中的倾覆灾害危害极大。但目前的研究绝大多数关注的是车辆超载等重力、静力效应下的倾覆稳定性,而对地震及动力造成倾覆危险研究不足。本文以工程实例为基础,对曲线桥在地震作用下的抗倾覆稳定性展开研究。首先,确定倾覆研究的基础验算条件,包括:根据既有倾覆理论,推导了车道静力荷载下的最不利倾覆轴线,以及相应的抗倾覆稳定系数;施加地震反应谱,通过比较不同输入角度下的结构响应,确定了地震作用的最不利方向;设置了四种反应谱工况,分析了地震作用对曲线梁桥倾覆稳定性的不利影响、倾覆机理、以及随地震强度变化的规律。在此基础上,对曲线桥的抗倾覆稳定性的影响因素进行研究。首先,从曲线桥结构设计的角度,选取支座布置、曲率半径和车道荷载分布三种典型影响因素,得出曲线桥在不利地震输入角度下的抗倾覆力矩、倾覆力矩和抗倾覆稳定系数,研究了地震作用对这三种因素抗倾覆影响规律。然后,从地震输入的角度,研究了地震动动力特征对曲线桥倾覆的影响。首先进行频域分析:以地震的功率谱密度为输入,得到了均方根(RMS)响应,进而得到随机振动下曲线桥统计平均意义上的抗倾覆稳定性;以及主梁、支座等不利响应的最大PSD响应频段,进而合成了近场地震加速度脉冲时程,同时选择天然常用地震波作为对照组,研究了近场地震下独柱墩曲线桥的响应及抗倾覆稳定性规律。研究表明:不同的支座布置方案导致不同的抗倾覆稳定性。联端支座及中间段布置抗扭支座,有助于提高抗倾覆能力;抗倾覆稳定系数随着曲率半径增加而减小;近场地震下,支座产生向上拔起的趋势,使稳定性降低。主梁的最大位移和转动引起车道均布荷载与倾覆轴线围成的面积及车道集中荷载到倾覆轴线距离都增大,导致倾覆力矩有所增大。这些都会降低曲线桥抗倾覆稳定性。最后,根据规范上车道和恒载作用下的倾覆验算公式,考虑了惯性力和离心力对倾覆力矩的影响,推导了倾覆验算的修正公式;对近场地震作用下的曲线桥采取联端拉杆加固方式对曲线桥进行了抗倾覆加固,从桥墩、支座和上部主梁的响应和抗倾覆稳定性两个层面分析,分别得出最优的抗倾覆加固方案。

关键词：曲线桥地震作用抗倾覆稳定性倾覆机理倾覆加固

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船舶随浪中参数激励非线性随机横摇运动计算

哈尔滨工程大学学报 2007年第3期28卷 247-252页

作者：李红霞唐友刚刘利琴匡晓峰天津大学建筑工程学院天津300072 无锡船舶科学研究中心江苏无锡214082

研究了船舶随浪中大幅参数激励随机非线性横摇运动的计算方法,将船舶稳性高度GM作为时变的随机参数激励,建立了船舶随机随浪航行情况的参数激励横摇运动微分方程,方程中的三次阻尼项根据自由横摇船模实验数据求出.参数激励项的求解考虑... 详细信息

研究了船舶随浪中大幅参数激励随机非线性横摇运动的计算方法,将船舶稳性高度GM作为时变的随机参数激励,建立了船舶随机随浪航行情况的参数激励横摇运动微分方程,方程中的三次阻尼项根据自由横摇船模实验数据求出.参数激励项的求解考虑了船体纵摇、升沉及波浪运动对稳性高度变化的影响.在有义波高分别为10 m和12 m的2种不同随机波作用下,考虑初始横摇角为3°以及定常风作用下发生5°永倾角,计算出随机参数激励下船舶的时域横摇运动响应.计算结果表明此方法可以用于计算随机随浪中船舶的参数激励横摇运动,同时显示了随机随浪对船舶横摇和倾覆的重要影响.

关键词：船舶横摇随机波浪参数激励倾覆机理

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船舶非线性横摇的精确模型

中国造船 1990年第4期31卷 11-23页

作者：徐德嘉周庆根海军工程学院

本文以Taylor级数展开法表示横摇非线性模型的一般表达式,采用一阶谐波平衡法求其定常周期解,对运动稳定性,跳跃现象及最大摇幅特性进行了分析计算。本文依据横摇力矩激振装置进行的船模激振横摇试验结果,提出了一套较完整的横摇非线... 详细信息

本文以Taylor级数展开法表示横摇非线性模型的一般表达式,采用一阶谐波平衡法求其定常周期解,对运动稳定性,跳跃现象及最大摇幅特性进行了分析计算。本文依据横摇力矩激振装置进行的船模激振横摇试验结果,提出了一套较完整的横摇非线性模型的辨识技术。实例表明横摇非线性模型的辨识效果圆满且可靠。本文还对非线性横摇的分支跳跃现象可能造成的船舶倾覆机理作了初步探讨。

关键词：船舶精确模型横摇特性非线性模型谐波平衡法辨识技术倾覆机理

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独柱墩连续梁桥抗倾覆非线性分析

独柱墩连续梁桥抗倾覆非线性分析

作者：苏宁长安大学

学位级别：硕士

独柱墩桥梁因其桥下空间较大,基础及桥墩施工方便,造型也比较美观,基于这些优点曾经被大量的建造。但是,近几年在我国发生了好几起独柱墩桥梁倾覆事故,造成很大的人员与财产损失。本文以独柱墩连续梁为研究对象,分别作了抗倾覆能力参数... 详细信息

独柱墩桥梁因其桥下空间较大,基础及桥墩施工方便,造型也比较美观,基于这些优点曾经被大量的建造。但是,近几年在我国发生了好几起独柱墩桥梁倾覆事故,造成很大的人员与财产损失。本文以独柱墩连续梁为研究对象,分别作了抗倾覆能力参数分析,倾覆过程细化分析,独柱墩桥梁逆可靠度分析以及独柱墩桥梁荷载试验分析,以期加深对独柱墩桥梁的理解,对独柱墩桥梁的设计与验算做出有益的贡献。具体的工作内容如下:(1)分析独柱墩连续梁桥在不同参数下的抗倾覆性能,重点探讨曲率半径、偏心距和连接墩支座间距的影响。(2)以国内某6跨连续梁倾覆事故为例,使用有限元软件ANSYS建立模型,通过对独柱墩桥在倾覆过程的有限元仿真计算,推断和验证独柱墩桥梁发生倾覆可能的原因和机制。(3)基于实测随机车流数据,重新构建随机车流函数,计算车辆荷载的变异系数,最后利用逆可靠度理论,计算独柱墩桥梁在确定的目标可靠指标下的抗倾覆系数,探究二者的关系,为独柱墩梁桥设计验算提供指导。(4)独柱墩桥梁汽车偏载倾覆试验研究,分析独柱墩桥梁汽车偏载时,主梁的挠度与应力变化情况。

关键词：独柱墩桥梁倾覆机理逆可靠度理论目标可靠指标独柱墩偏载试验