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近年来,随着大跨结构、大体积混凝土结构建设项目的增多,在设计和施工过程中,温度变化对结构产生的影响日益受到广大设计者和施工人员的关注。目前的研究大多数集中在温度变化对大跨结构、大体积混凝土结构静力参数的影响,其中很多方面的研究已经比较成熟;但在温度变化对这些结构的模态参数产生的影响方面,目前研究涉及尚少,这给桥梁的动力设计和检算造成了一些不确定因素。本文就是研究温度变化对四种不同桥型的模态参数产生的影响。
本文首先从几个方面说明了进行结构温度影响研究的重要性,简述了对结构的温度影响研究的发展历程。着重介绍了温度影响的研究现状和温度变化对钢筋混凝土结构的弹性模量产生影响的研究现状。
其次,本文较详细地研究了温度荷载的产生、特点及其计算方法,给出了几种温度场的计算公式。同时还给出了温度变化对钢筋混凝土结构的弹性模量产生影响的计算方法。
然后,从温度变化对结构的物理参数和几何参数产生影响的实质出发,本文在理论上分析了温度变化是如何对钢桁梁和钢筋混凝土矩形截面悬臂板梁这两种具有代表性的结构的模态参数产生影响的。为研究温度变化对结构产生的影响打下了理论基础。
接着,以有限元程序ANSYS为工具,建立了四种不同类型结构的有限元模型:钢桁架结构,矩形截面悬臂板梁,板桁结介粱——芜湖长江大桥正桥的第三联以及斜拉桥——燕宏桥。建立起了研究温度变化对结构的影响的有限元模型。
最后,根据这四种不同类型结构的温度场特点分别予以加载,分析这四种结构在温度变化作用下的响应。得出了这四种不同类型的结构的模态参数(模态频率,模态振型)随温度场的变化而变化的规律,给出了全文的结论。