威海刘公岛某钢结构桥梁的性能研究-建筑与土木工程专业论文.docx

摘要随着现代社会的蓬勃发展，各种各样的钢结构桥梁建筑逐渐进入人们的视野，由于受环境条件及人们的各种需求等的影响，桥梁的结构形式也越来越复杂，这就使桥梁结构的设计任务越加艰难。本文以威海刘公岛客运中心室外连桥为研究背景，采用有限元软件模拟分析该不规则钢结构桥梁的静力性能和地震动力性能。主要研究内容如下：(1)利用有限元软件ABAQUS简化模拟该不规则钢结构桥的几何模型，模型中的梁与柱子皆采用轴力考虑梁单元，水平支撑则采用桁架单元。将钢结构桥梁中的变截面型钢梁等效成与其在宏观上具有相同抗弯刚度的等截面梁。同样地，也将钢管混凝土柱等效成与在其宏观上具有相同抗弯刚度和抗压刚度的匀质柱。(2)钢架桥的静力性能。在承载能力和正常使用极限状态下，根据钢结构桥梁的恒、活荷载的分布特点，通过荷载效应组合的方法，选取最不利的效应计算出钢结构人行天桥在静力荷载作用下的最大应力和最大变形，检验其是否满足要求。(3)钢架桥的地震动力特性。对结构进行了有限元模态分析，得到了结构前三十阶的固有频率及固有振型，从而计算出结构的基本自振周期。(4)介绍了几种地震作用的计算方法，根据各种方法的优缺点以及适用范围，采用时程分析法作为本工程的地震动分析方法。在钢结构桥的两个主轴方向分别输入地震动荷载，分析计算结构的最大地震响应。()地震波作为时程分析法的地震动输入，其选取与调整方法是关键问题。文中介绍了几种地震波的选取及调整方法，最终选取了条地震波（包括1组人工合成地震波和4组天然地震波）作为地震动输入。(6)简明扼要的介绍了该钢架桥的主要施工过程，分为地下部分和地上部分。关键词：不规则钢桥；有限元；静力性能；地震响应；模态分析；地震波ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmodernsociety，avarietyofsteelbridgebuildingsattracttheresearchconcernsofengineers.Duetotheenvironmentalinfluenceanddifferentdesignrequirements，thestructuralformofbridgesbecomesmoreandmorecomplex.Allofthemmakethedesignofabridgemoredifficult.nthispaper，thefiniteelementsoftwareisusedtomodelandanalyzethestaticandseismicperformanceofanirregularsteelbridgelocatedatLiugong slandinWeihai.Themaincontentsarelisted asfollows:AfiniteelementmodelisestablishedbyusingsoftwareABAQUS.nthefiniteelementmodelling，allofthebeamandcolumnmembersaresimulatedbyusingbeamelementswhichcanconsidertheaxialforce，andthebracingmembersaresimulatedbyusingtrusselements.Thewedgedbeamsaretransferredintoequivalentbeamswithidenticalcrosssectionbasedontheassumptionofequalflexuralstiffness.Similarly，theconcrete-filledsteeltubularcolumnisalsosimplifiedintoequivalentsteelcolumnwithsameaxialandflexuralstiffness.Thestaticperformanceofthesteel bridge is presented. According to thedistributioncharacteristicsofthedeadloadsandtheliveloadsonthesteelbridge，theloadeffectcombinationisapplied.Throughchoosingthemostdisadvantageousloadeffectcombination，themaximumstressandthemaximumdeflectionofthesteelbridgearecalculated，andboththestaticstrengthandtheserviceabilityofthe steel bridge areverified.