[碩士]CFRP拉索斜拉橋動(dòng)力分析與地震響應(yīng)控制研究

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　　[碩士]CFRP拉索斜拉橋動(dòng)力分析與地震響應(yīng)控制研究　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：江蘇大學(xué)　　學(xué)位年度：2010　　碳纖維增強(qiáng)聚合材料(CFRP)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)良性能，引起了土木工程界的廣泛重視。將CFRP用作大跨徑斜拉橋的拉索，不僅可以充分利用其高強(qiáng)性能，而且可以基本解決傳統(tǒng)斜拉索的腐蝕退化問(wèn)題，同時(shí)在減輕斜拉橋上部結(jié)構(gòu)自重、提高斜拉橋跨越能力和承載效率等方面都會(huì)產(chǎn)生積極作用。　　目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于CFRP拉索應(yīng)用于斜拉橋的相關(guān)研究和實(shí)際工程還不多，而CFRP索試驗(yàn)橋動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和長(zhǎng)大跨 CFRP索斜拉橋減震控制研究更是少見(jiàn)。為此，本論文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50678074)，圍繞國(guó)內(nèi)首座CFRP拉索試驗(yàn)橋的模態(tài)試驗(yàn)、超大跨CFRP拉索斜拉橋的動(dòng)力特性與地震響應(yīng)分析以及減震控制研究等內(nèi)容進(jìn)行了探討，主要研究?jī)?nèi)容概括如下:　　 1.CFRP索斜拉試驗(yàn)橋的模態(tài)試驗(yàn)及動(dòng)力分析。在己有靜載試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)試驗(yàn)橋進(jìn)行了模態(tài)試驗(yàn)分析，詳細(xì)介紹了模態(tài)試驗(yàn)的激勵(lì)方式、信號(hào)采集系統(tǒng)和方法、主要測(cè)試的內(nèi)容和數(shù)據(jù)處理等，并將有限元模型的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析;利用試驗(yàn)橋上預(yù)設(shè)的實(shí)時(shí)測(cè)點(diǎn)，合理安排測(cè)試時(shí)段，按時(shí)采集試驗(yàn)橋及其拉索的實(shí)時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)，分析混凝土、CFRP材料的徐變和收縮對(duì)試驗(yàn)橋力學(xué)性能的影響;采用等軸向剛度的準(zhǔn)則進(jìn)行試驗(yàn)橋拉索的替換，分析兩種索斜拉試驗(yàn)橋的動(dòng)力特性和地震響應(yīng)情況?！　? 2.CFRP索超大跨斜拉橋非線性動(dòng)力特性分析。概括了斜拉橋結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析和研究的現(xiàn)狀、主要內(nèi)容及常用方法;在課題組已有的研究成果和試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建立和完善主跨千米級(jí)的CFRP索斜拉橋和鋼索斜拉橋有限元計(jì)算模型，采用子空間迭代法對(duì)比分析了兩種拉索斜拉橋的主要自振頻率和振型?！　? 3.CFRP索超大跨斜拉橋地震響應(yīng)分析與抗震驗(yàn)算。介紹CFRP索大跨斜拉橋的地震響應(yīng)分析研究現(xiàn)狀，闡述了大跨度橋梁抗震的一般設(shè)計(jì)方法和地震波的輸入問(wèn)題;在動(dòng)力特性分析模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步修正計(jì)算模型，采用時(shí)程分析法對(duì)比分析兩種拉索斜拉橋諸多項(xiàng)目的地震響應(yīng)時(shí)程和關(guān)鍵截面的響應(yīng)峰值:最后對(duì)兩種索斜拉橋的抗震性能進(jìn)行了驗(yàn)算和評(píng)價(jià)?！　? 4.CFRP索超大跨斜拉橋減震控制研究。在CFRP索斜拉橋減震控制探索性研究中，本文采用彈性連接裝置和粘滯阻尼器兩種減震裝置，選取的目標(biāo)函數(shù)包括:主梁端縱橋向位移、主梁跨中豎向位移、橋塔頂縱橋向位移、橋塔底彎矩以及減震裝置的內(nèi)力和變形。通過(guò)參數(shù)敏感性分析，綜合考慮各目標(biāo)函數(shù)值，選取合理的彈性連接剛度k、阻尼系數(shù)C和速度指數(shù)a，同時(shí)比較分析兩種減震措施分別對(duì)于兩種索斜拉橋的減震效果優(yōu)劣?！　? 本文通過(guò)以上的研究獲得了第一手的試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)和拓展研究的結(jié)果及結(jié)論，這將為CFRP索斜拉試驗(yàn)橋后期測(cè)試和性能評(píng)估打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)為CFRP索大跨斜拉橋動(dòng)力特性和抗震性能的分析提供一定的理論依據(jù)和實(shí)際參考，也為CFRP索大跨斜拉橋減震控制作出了探索性研究。

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