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高墩大跨连续刚构的动力特性及抗风分析摘要：自改革开放以来，随着我国西部大开发战略的实施，连续刚构以其独特的优势在我国得到了广泛的应用及推广，随着经济发展及人民日益增长的生活需求，连续刚构将朝着桥墩更高，跨径更大的方向发展。
但结构刚度随着墩高及跨径的增大会逐渐减小。
本文依托一大跨高墩连续刚构桥为工程实例，采用有限元软件Midas/civil2010建立该桥空间有限元计算模型，分析了各个施工阶段的动力特性，分析得出结构在最大悬臂状态为最不利受力状态。
并在此基础上对结构的受力最不利状态进行结构静阵风抗风分析以及结构颤振分析。
结果可为其它同类型桥梁的设计、计算提供参考。
关键词：高墩大跨径连续刚构自振最大悬臂风荷载1.引言根据相关的资料显示：截止到2011年底，我国的公路总里程达400.68万公里。
其中全国高速公路达8.51万公里，居世界第二位。
随着我国的经济发展和人们日益增长的生活水平的需求，对桥梁结构的跨越能力提出了更高的要求。
高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥跨越能力大、受力合理、结构的整体性较好，造型美观而且施工简单，经济效益高等特点得到了广泛的推广和应用。
尤其是在我国山区沟谷分布众多，地形比较复杂西部地区，该结构深受设计者所青睐[1]。
然而在我国的西部山区地形复杂，地势较为陡峭。
进而该地的连续刚构桥的桥墩的高度较高、跨径较大，使得结构稳定性问题逐渐凸显。
同时西部特殊的地形使的该地区风速、风向以及风的空间分布变的比较复杂。
因此有必要针对结构的动力特性及抗风性能展开分析[2]。
2.结构动力特性分析本文参考某预应力砼连续刚构桥，该结构的最大跨径为140米，最高墩高114米。
结构的主墩及主梁均采用梁单元模拟，本文利用Midas/civil2010对结构进行模拟分析，结构在施工过自振频率的变化如下图1。
由上图可知，随结构悬臂长度的伸长，结构的一阶自振频率逐渐减小（减小幅度达43.1%），即结构的刚度逐渐减小。
利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应桥梁作为承载道路交通的重要组成部分，其结构的稳定性和安全性对于保障交通运输的顺畅至关重要。
在桥梁的设计和施工过程中，为了确保其在受到外力作用时的动力响应满足要求，有限元方法成为了一种常用的工具。
本篇文章将介绍如何利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应。
有限元方法是一种求解结构力学问题的数值分析方法，它将连续体划分为有限个小区域，然后通过对这些小区域的力学性能进行数值计算，得到整个结构的力学特性。
在分析桥梁结构的动力响应时，有限元方法可以考虑各种因素，如自然频率、振型形状、振动模式等，以评估结构的稳定性及抗震性能。
首先，我们需要建立桥梁结构的有限元模型。
在建模过程中，需要考虑桥梁的几何形状、材料特性以及边界条件等。
通常情况下，桥梁可以近似看作是一个三维结构，可以通过虚拟节点和单元网格的方式来划分为有限个小区域。
然后，根据桥梁结构的材料特性和边界条件，对每个小区域进行力学特性的计算和参数设定。
接下来，通过将结构的受力平衡和运动方程转化为矩阵形式，可以得到有限元模型的运动方程。
这里的运动方程可以描述桥梁在受到外力作用时的振动情况。
运动方程的求解通常使用数值计算方法，如有限差分法或有限元法。
利用这些方法，我们可以得到桥梁结构的动力响应，如自然频率和振型等信息。
在进行动力响应分析时，我们可以对桥梁结构施加不同类型和大小的载荷，模拟实际使用情况下的动力作用。
通过分析桥梁结构在不同频率下的响应，可以评估结构的稳定性和安全性。
在实际工程中，这些信息对于桥梁的设计、施工和维护具有重要意义。
除了动力响应分析，有限元方法还可以用于桥梁结构的优化设计。
通过对不同结构参数的变化进行分析，可以找到使桥梁结构在特定工况下具有最优性能的设计方案。
这种优化设计方法可以提高桥梁结构的抗震性能、减小结构的振动响应，从而保障桥梁的安全可靠性。
总之，利用有限元方法分析桥梁结构的动力响应是一种重要的工程方法。
桥墩形式对曲线形高墩大跨连续刚构桥的动力特性及稳定性影响分析最近几十年来,高等级公路随着交通事业的日益发达,获得了极大的发展,并且高等级公路上的桥梁也开始逐渐向着高墩大跨的形式发展,曲线形高墩大跨连续刚构桥由于其独特的优势而得到大量的推广与应用,在城市立交以及山区复杂地形之中尤为体现。
而最近,随着地震的发生的愈加频繁,让人们更多的意识到桥梁结构抗震的重要性,并且对于曲线形高墩大跨连续刚构这种较为新颖的桥型,震害经验还相对较少,在我国的规范之中对于跨径超过150m的大跨径梁桥仅仅只是简单的提供了抗震设计原则。
此外,桥墩形式以及曲率半径对结构的动力特性有着很大的影响很,因此对曲线形连续高墩大跨连续刚构进行动力特性研究是很有必要的。
并且,随着科学技术的发展,各类高强度材料得到了广泛的应用,各类结构也都朝着轻薄方向发展,因此,为了让保证结构的可靠,稳定性也是高墩大跨结构中必须得到重点关注的问题。
对桥梁结构在桥墩、最大悬臂以及成桥阶段进行稳定性分析能够有效保证桥梁在施工阶段的稳定、施工人员的安全以及成桥阶段桥梁的安全运营。
通过对不同的桥墩形式以及曲率半径下,对曲线形高墩大跨连续刚构桥的动力特性以及稳定性分析进行对比分析,以对这类桥梁的施工设计方案优化带来些许帮助。
本文以实际工程—广西西牛大桥为依托,结合现阶段曲线形高墩大跨连续刚构桥的研究现状,进行了以下工作:(1)对动力特性方面的计算理论进行了介绍,并且在理论的基础上,改变西牛大桥的曲率半径以及桥墩形式,对其建立模型,对曲线形高墩大跨连续刚构这一桥型进行动力特性方面的分析。
(2)对地震反应理论进行了介绍,并且详尽的介绍了时程分析计算方法,之后对西牛大桥进行了地震作用下时程分析,在分别改在分别改变其曲率半径和桥墩形式下,建立相应的模型。
对曲线形连续高墩大跨连续刚构桥欧这一桥型进行分析,以期给工程的抗震设计提供些许帮助。
(3)对稳定理论进行了介绍,并且对不同桥墩形式在自重、风载作用下高墩自体稳定进行了分析;对西牛大桥的最大悬臂阶段在不同桥墩形式下进行了稳定性对比分析;对不同桥墩形式在成桥阶段的稳定性进行了稳定性对比分析。
高墩大跨径连续刚构桥结构安全性有限元分析的开题报告一、研究背景随着我国交通运输事业的不断发展，大跨径公路桥梁的建设越来越普遍，而高墩大跨径连续刚构桥是其中的一种主要形式。
该桥梁结构具有荷载承载能力强、刚度高、适应性广、耐久性好等优点，但也存在一些安全隐患，如结构内力分布不均、节点连接处易发生疲劳、塌陷等问题。
因此，开展高墩大跨径连续刚构桥结构安全性研究至关重要，可以为桥梁的设计、施工和运营提供重要依据。
二、研究目的本研究旨在采用有限元方法对高墩大跨径连续刚构桥结构进行分析，针对其在荷载作用下的力学响应、内力分布、节点连接处的疲劳损伤等问题开展研究，为桥梁的安全评估和维护提供理论支持。
三、研究内容1. 高墩大跨径连续刚构桥结构的力学模型建立，包括结构参数的确定、节点连接方式的设定等。
2. 采用ANSYS等有限元软件对高墩大跨径连续刚构桥结构进行模拟，探究荷载作用下的力学响应、内力分布等情况。
3. 针对节点连接处的疲劳问题，运用疲劳损伤理论和有限元方法进行分析和评估，探讨结构的寿命和抗疲劳性能。
4. 根据分析结果对高墩大跨径连续刚构桥的安全性能进行评估，提出相应的权威建议。
四、研究方法本研究采用有限元分析方法，分步完成高墩大跨径连续刚构桥的力学参数确定、初始状态下的应力分析、荷载作用下的变形和内力分布分析、节点连接处的疲劳分析等环节，基于分析结果，展开相应的安全性评估，为桥梁的设计和运营提供参考。
五、研究意义本研究可为高墩大跨径连续刚构桥的安全性评估提供方法和手段，对于桥梁的设计、建造和运营提供理论基础，同时对于推进我国交通运输事业的发展和建设，具有一定的现实意义。
