文档介绍：同济大学
硕士研究生学位论文选题报告
及论文工作计划
课题名称超大跨度桥梁动静力反应实测与理论分析对比
学号 0920020437
研究生硕士研究生
专业、年级桥梁与隧道工程二年级
所在院、系土木工程学院、桥梁工程系
导师张启伟教授
副导师
选题时间 2010 年 11 月 5 日
同济大学研究生院
2010年 11月 18日
一、立论依据
课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的、理论意义和实际应用价值
随着设计理论的完善, 施工方法的改进和新材料的利用,桥梁的跨度不断增大:悬索桥凭借其简洁明了的传力路径,能够以较少的材料跨越较长的距离,成为大跨径桥梁的主要桥型,目前悬索桥主跨已接近2000m(日本1998年建成的明石大桥跨度达1991m,国内西堠门大桥也达到了1650m),已建成的主跨超过1000m的有十几座;斜拉桥的发展也正进入一个崭新的时代(斜拉桥已经进入曾被认为是悬索桥独占的跨度领域)。苏通大桥的建成,标志着斜拉桥的跨度纪录已超过1000m大关。拱桥的跨径也超过了500米(朝天门大桥的主跨为552米、卢浦大桥主跨为550米)。故对大跨度桥梁的动静应力响应进行实测与理论分析对比具有不可忽视的意义:可以为以后大跨度桥梁的设计及荷载试验提供参考意义,也可以作为模型修正的基础。
本文以西堠门大桥、苏通大桥、卢浦大桥的现场试验数据为基础分别对这三座桥进行静动力响应的实测与理论分析对比,目的是尽可能的找出理论与实测数据差异的原因,并对其中部分因素进行参数敏感性分析。
二、文献综述
国内外研究现状、发展动态;所阅文献的查阅范围及手段
对于土木工程结构而言一方面由于在役结构先天施工的差异,以及长期使用中各种荷载作用、环境侵蚀、材料老化、自然灾害等种种不利因素的影响,其结构性能通常与原设计存在差异;另一方面,结构有限元分析模型通常根据设计图纸和标准规范构造,隐含理想化假定或简化,与结构实际的状况存在差异,结构有限元分析模型计算的结构响应与实测响应之间不可避免地存在一定偏差。Friswell总结了这些误差产生的原因和方式,并将它们归纳为3类:(1)模型结构误差,由影响模型控制方程的一些不确定因素引起,通常与所选择的数学模型有关。分析中的数学模型通常是对实际模型所做的一种简化,略去了次要因素的影响。例如线性结构模型就忽略了非线性因素对实际结构的影响;(2)模型参数的误差,如模型物理参数(密度、弹性模量、截面积等)因环境的变化和生产制作等原因存在误差,边界条件和连接条件的简化,几何尺寸和本够关系不准确,系统阻尼必须人为引人等等;(3)模型阶次的误差,即有限元离散化所带来的误差。实际的结构模型是连续的,具有无限个自由度;而离散化的模型,自由度是有限的,两者之间必然存在模型阶次的误差。这三类误差可以简单地理解为数学误差、物理误差和几何误差。此外试验实测和试验信号处理过程中的误差也是一方面的原因。对于大跨度桥梁而言模型结构误差主要考虑非线性的影响,模型阶次的误差可以通过模型单元加密的办法来大致估计其误差大小,而对于模型参数的误差目前研究较少。下面分别对大跨度桥梁的几何非线性影响及试验测量误差进行论述。
1大跨度桥梁几何非线性分析
随之桥梁跨度的增大,结构的柔性越来越显著,,在静力分析方面较为成熟,也取得了一些成果,沿着现有思路进行研究基本可满足工程需要;但在动力分析方面,考虑得较少,大部分采用线性分析来简化,在跨度较小时能得到满意的结果,但是对于大跨度,沿用这个思路,是否可行需要进一步研究.
(结构的几何形状)在变形前后的变化很大,结构的刚度除了与材料及初始构形有关外,与受载后的应力、.
在大跨度桥梁结构分析中,,一般有两种方式:一是以结构已知状态作为参照系,称为拉格朗日(Lagrangian)坐标系,(未知)作为参照系,称为欧拉(Eu-lerian)坐标系,与这种坐标相应的描述方法称为欧拉列式法.
欧拉法主要适用于流体及定常状态过程,,:一类是以初始时(t=t0时刻)的物体位形为度量基准的全拉格朗日列式法(Total Lagrangian Formulation),;一类是以最后一个已知