毕业设计(论文)-超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究.doc
《毕业设计(论文)-超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究.doc(159页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、毕业设计(论文)中文题目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析 及应对方法研究英文题目:Study on Statically Indeterminate Bridges Progressive Collapse Mechanism Analysis and Response Method学 院:土木建筑工程学院专 业:土木工程学生姓名: 学 号:06231223指导教师: 2010 年 6 月 7 日北京交通大学毕业设计(工作日志I)学士论文版权使用授权书 本学士论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学士论文的规定。特授权北京交通大学可以将学士论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,提供
2、阅览服务,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名: 指导教师签名:签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日目录目录II工作日志IIV工作日志III设计任务书I开题报告1中文摘要21Abstract211 绪论231.1 选题背景及意义231.1.1 选题背景231.1.2 研究价值241.2 研究现状241.2.1 建筑结构连续倒塌研究241.2.2 桥梁结构连续倒塌研究261.3 论文研究内容及技术路线271.3.1 研究内容271.3.2 研究方法282 连续倒塌机理分析312.1 倒塌机理及分析方法312.
3、1.1 倒塌机理312.1.2 拆除构件法312.2 连续倒塌对策333 钢桁梁连续倒塌分析373.1 有限元模型建立373.1.1 初始局部破坏的确定和实现373.1.2 材料特性383.1.3 结构及构件破坏准则的确定383.1.4 荷载取值383.1.5 建模方法393.1.6 模型建立403.1.7初始状态内力特点433.2 钢桁梁上弦杆的初始破坏443.2.1上弦杆的内力变化443.2.2下弦杆的内力变化463.2.3 竖杆内力变化473.2.4 斜杆内力变化483.2.5 纵向联结系杆件内力变化513.3 钢桁梁下弦杆的初始破坏523.3.1上弦杆的内力变化533.3.2下弦杆的内
4、力变化543.3.3竖杆内力变化553.3.4斜杆内力变化563.3.5 纵向联结系杆件内力变化583.4 钢桁梁腹杆的初始破坏603.4.1 竖杆的初始破坏603.4.2 斜杆的初始破坏623.5 本章小结664 钢桁梁连续倒塌对策694.1 总体原则694.2 控制初始破坏694.2.1 控制突发事件的发生694.2.2 加强局部抗力694.2.3 限制破坏范围704.3 保证传力路径的连续性704.4 延长结构破坏时间715 结论736 不足与展望757 致谢77参考文献79附件:翻译83原文183译文197原文2107译文2120工作日志I题目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方
5、法研究 专业: 土木工程 学生姓名: 马 骁 学号: 06231223 时 间 2010 年 3 月 1 日 至 2010 年 3 月 14日工作重点撰写文献综述工作内容:查询连续倒塌相关中文、外文文献。从查询到的文献中,通过阅读摘要部分选择阅读重点。工作思路:阅读文献时,首先把握连续倒塌的研究现状,然后根据现有研究成果,重点理解连续倒塌定义、研究方法、评估过程等主要学术思想以及相关规范的修订情况,从而思考论文的研究思路。工作成果:撰写文献综述,并根据文献的参考价值及对未来论文的贡献情况,选择“Progressive Analysis Procedure for Progressive Col
6、lapse”、“Robustness Assessment of a Cable-stayed Bridge”作为外文翻译。指导教师意见: 签字: 日期: 题目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究 专业: 土木工程 学生姓名: 马 骁 学号: 06231223 时 间 2010 年 3 月 15 日 至 2010 年 3 月 28日工作重点撰写开题报告工作内容:根据文献综述撰写开题报告,确定论文研究思路,初步制定论文研究路线。工作思路: 论文将采用拆除构件法对典型的超静定体系桥梁进行连续倒塌分析。预计工作分为三个主要环节:建立模型 拆除构件 数据处理分析 结论和对策。根据当前的研究
7、现状,决定选取钢桁梁体系进行研究,由此确定当前阶段的主要任务建立钢桁梁有限元模型。工作成果: 完成了开题报告以及英文翻译部分,着手建模的准备工作,进行模型参数选取。指导教师意见: 签字: 日期: 题目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究 专业: 土木工程 学生姓名: 马 骁 学号: 06231223 时 间 2010 年 3 月 29 日 至 2010 年 4 月 11日工作重点建立钢桁梁有限元模型工作思路:参考实际工程案例,确定桥梁跨度、节间长度、桁高、主桁中心距等参数,确定支承条件为简支。根据传力路径特点确定模型构成及其相互连接方式。模型中包括主桁、纵梁、横梁、桥面板。纵横梁中
8、心线与桥面板中心线设置在同一水平面上。纵梁铰结在横梁上,桥面板铰结在纵梁上或者纵梁和横梁上,横梁两端铰结在主桁下弦节点上。确定主桁杆件采用link8模拟,桥门架杆件和纵横梁采用beam4模拟,桥面板采用shell63模拟。工作成果:得到了钢桁梁的一个有限元模型,运行计算,得到了初始状态时结构的内力。指导教师意见: 签字: 日期: 题目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究 专业: 土木工程 学生姓名: 马 骁 学号: 06231223 时 间 2010 年 4 月 12 日 至 2010 年 4 月 25日工作重点拆除杆件分析,准备中期答辩工作思路:根据得到的模型,采用单元生死功能(
9、“ekill”命令)实现杆件的拆除。由于要拆除的杆件数量多,编写通用命令流来实现快捷操作。将杆件按照类型分别进行拆除,考虑到结构的对称性,只取1/4结构杆件进行分析,得到分别拆除单一的上、下弦杆以及竖杆、斜杆后结构的内力值。考虑到要研究结构的内力重分布,因而通过计算杆件与初始状态相比的变化程度来描述这一现象。工作成果: 得到了各杆件的内力变化情况。将所得结果汇总,准备中期答辩。指导教师意见: 签字: 日期: 题目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究 专业: 土木工程 学生姓名: 马 骁 学号: 06231223 时 间 2010 年 4 月 26 日 至 2010 年 5 月 9日
10、工作重点模型调试工作思路:汇总结果中,当拆除跨中左侧的上弦杆时,结构全部杆件内力减小,减小幅度高达2个数量级。针对这种异常情况,采用试验的方法检验模型的正确性。目前模型节间数为8,从结构中删除左侧节间,或在左侧增加节间,分别对节间数为5、6、7、9的模型进行研究,发现仅7、8、9出现这种异常,且不成规律变化。因而判定模型存在错误。由于实际的铁路钢桁梁桥纵梁上铺设轨枕而非桥面板,首先从先前模型中将桥面板删除。其次,纵梁与横梁的耦合增加了软件的计算强度,采用简化方法,模型中也不考虑纵梁,仅将其荷载加在与横梁连接处。第三,ekill命令多用于施工阶段中,进行线弹性分析可直接将杆件从模型中删除。工作成
11、果:得到了有效的钢桁梁有限元模型。 指导教师意见: 签字: 日期: 题目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究 专业: 土木工程 学生姓名: 马 骁 学号: 06231223 时 间 2010 年 5 月 10 日 至 2010 年 5 月 24日工作重点1汇总内力结果,进行分析;2 给出连续倒塌应对策略工作内容:对得到的内力结果输出汇总。研究拆除特定杆件前后,剩余结构的杆件内力变化。工作思路:首先,考虑依循节点对传力路径进行探究。即拆除某一杆件后,研究与其共节点的杆件的内力变化,然后研究这些杆件的另一端节点连接的杆件的内力变化。按照分析的顺序,对先后涉及到的杆件进行分类,分类时按内
12、力增大和内力减小进行。则传力路径是由这些内力减小的杆件构成的传力途径到内力增大的这些杆件构成的传力路径进行转变。如果对新的传力路径上的杆件进行加强,可能会避免由于杆件破坏引起的第一轮杆件破坏。经过对拆除某根上弦杆的试分析发现,由于每根杆件都连接于两个节点,在分析过程中,会导致分析重复,这种重复导致了分析的迂回,干扰了传力路径的下一步分析,无法得到有效的传力路径。改用按照杆件类型分析。分析某一类杆件失效后,其他几类杆件的内力变化情况。根据内力变化结果,可以初步判定杆件失效后,内力明显增大的杆件在新的传力路径中起到重要作用。然而,工程的优化过程中,存在着一类典型问题:只加强某些弱势杆件,可能导致其
13、他杆件相对变弱。即加强这些内力增大的杆件,可能会导致沿另一条路径的杆件破坏。因而,抗连续倒塌对策须从结构整体出发,针对杆件的加强措施可行性较低。工作成果:分析得到了不同类型杆件对于结构抗连续倒塌的贡献。指导教师意见: 签字: 日期: 题目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究 专业: 土木工程 学生姓名: 马 骁 学号: 06231223 时 间 2010 年 5 月 25 日 至 2010 年 6 月 6日工作重点成果整理,形成论文工作思路:参考建筑结构的连续倒塌预防方法,结合已得到的钢桁梁某类杆件发生初始破坏时的内力重分布情况,给出钢桁梁体系的抗连续倒塌对策。工作内容:对得到的成
14、果进行汇总整理,形成论文正文。撰写摘要,编写目录,形成论文初稿。指导教师意见: 签字: 日期: XII北京交通大学毕业设计(工作日志II)工作日志II题目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究 专业: 土木工程 学生姓名: 马骁 学号: 06231223 责任指导教师: 韩冰 指导组组长意见:是否同意参加答辩: 签字: 日期: 备注:学生毕业设计答辩前,土木工程专业(含铁道工程方向)至少需填报7份工作日志,环境工程专业学生至少需填报8份工作日志,否则不能参加答辩。III北京交通大学毕业设计(任务书)设计任务书题 目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究 适合专业: 桥梁工程
15、 指导教师(签名): 提交日期: 2010 年1月14 日学院:土建学院 专业:土木工程 学生姓名: 马骁 学号: 06231223 毕业设计(论文)基本内容和要求:基本内容:1. 开题报告;2. 分析超静定体系桥梁连续倒塌机理;3. 分析大跨复杂体系桥梁的连续倒塌特征及模式;4. 应用优化理论给出典型大跨复杂体系桥梁预防连续倒塌方法;5. 不少于4万字符的英文文献翻译。要求:1. 掌握桥梁结构稳定理论和方法;2. 掌握最优化理论和方法;3. 掌握ANSYS或MIDAS软件。毕业设计(论文)重点研究的问题:1. 超静定桥梁结构连续倒塌机理分析;2. 超静定桥梁结构连续倒塌的应对方法研究。毕业设
16、计(论文)应完成的工作:1. 文献综述;2. 超静定桥梁结构连续倒塌机理分析;3. 典型桥梁连续倒塌模式分析;4. 预防桥梁连续倒塌的方法。参考资料推荐:另行规定。其他要说明的问题:北京交通大学毕业设计北京交通大学毕业设计(开题报告)开题报告题 目: 超静定体系桥梁连续倒塌机理分析及应对方法研究 学院: 土建学院 专业: 土木工程 学生姓名:马骁 学号:06231223文献综述:一 课题背景连续倒塌是指结构在偶然荷载作用下,由于局部破坏引起与初始破坏不成比例的、结构构件的连锁破坏,最终使结构丧失承载力,造成结构部分或全部的坍塌。通常,连续倒塌仅发生在几秒钟之内,会造成惨重的人员伤亡和财产损失,
17、产生恶劣的社会影响。目前已经发生的建筑结构连续倒塌的原因,除了设计、施工、运营因素外,突发偶然事件的影响更是较为多见的原因。然而,建筑结构在设计时,主要依据一般规范要求和常见荷载进行设计,无法对不可预见的、危险性很大的突发事件进行设计。因而,结构在突发事件作用下,往往不可避免的发生局部破坏。局部破坏后,残余结构将发生内力重分布,寻找新的传力路径。如果结构的整体性较弱,残余结构无法承担荷载,结构的破坏将不局限于局部破坏,而会连带引起其他相邻构件发生破坏,进而造成结构的部分或全部的破坏,即发生连续倒塌。虽然突发偶然事件发生概率很小,但历史上的连续倒塌事故并不少见。 1968年伦敦Ronan Poi
18、nt公寓的倒塌事件引起了人们对结构连续倒塌的重视。此后40余年间,大型公共建筑结构由于局部破坏而引发的整体坍塌事故屡有发生,对公共安全造成严重威胁。而超静定体系桥梁作为结构的一种形式,同样也不可避免的存在连续倒塌的问题。1972年,意大利四跨连续梁高架桥坎纳维诺(the Viadotto Cannavino Bridge)在施工中,局部的模板失效,而结构缺乏抵抗连续破坏的鲁棒性,导致整座桥梁发生倒塌。1992年,韩国首尔新海洲大桥(the Haeng-Ju Grand Bridge)在施工过程中,一个临时墩的失效引起连续11跨800m的桥面发生连续倒塌。我国也同样存在桥梁连续倒塌的问题。近些年
19、,随着大量桥梁的兴建,连续倒塌问题尤为突出。2007年6月15日,广东九江大桥被一艘运输船撞击桥墩,桥面系统在坍塌过程中引起相邻桥墩的垮塌,进而引发了其它两跨的连续倒塌。2007年8月13日,由于主拱圈砌筑材料不满足规范要求,以及施工工序不当,湖南省凤凰县沱江大桥在拆除施工支架时,1号孔主拱圈靠近0号桥台一侧3至4米宽范围内,砌体强度达到破坏极限而坍塌,受连拱效应影响,整个大桥迅速坍塌。2008年5月12日,汶川地震中,四川百花大桥第5联17号桥墩的失效,引起第5联14-18跨连续梁的全部整体倾覆。连续倒塌破坏模式暴露了结构对于抵抗初始局部破坏和连续性破坏的薄弱性。针对结构的这种缺陷,如何采取
20、恰当的方法来应对连续倒塌成为当前亟待解决的问题之一。未雨绸缪是应对结构连续倒塌的主导思想。因此,最优的应对方法是:在进行初始设计时,就对结构的抗连续倒塌能力进行评估,采取抗连续倒塌设计。目前,国际上衡量结构抗连续倒塌能力的方法,可分为两类:一是依靠反应结构整体性或对连续倒塌敏感的几个指标(主要包括冗余度、延性、鲁棒性等),二是对结构模型进行有限元仿真。虽然不少学者对相关指标的定义、影响因素等问题从多方面进行过研究,但是仍有许多问题亟需解决,如结构冗余度对其鲁棒性的贡献等。结构的连续倒塌对人们的生命和财产构成了严重威胁,存在巨大的潜在危险和隐患。但目前关于连续倒塌的研究尚未成熟,而我国在这方面更
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 静定 体系 桥梁 连续 倒塌 机理 分析 应对 方法 研究
链接地址:https://www.31doc.com/p-2268917.html