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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:鄭雅文
研究生(外文):Ya-Wen Cheng
論文名稱:斜張橋在不同載重組合下的靜力分析及自重下的振態分析
論文名稱(外文):Analysis of Cable-Stayed Bridge Under Different Load Combinations and Vibration Mode Shapes Resulting from Self-Weight
指導教授:鄭金國
指導教授(外文):Kim-Kuo Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:土木工程研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:包絡線載重組合振態分析斜張橋
外文關鍵詞:cable-stayed bridgeenvelopeload combinationvibration mode shape
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本文首先針對斜張橋之組成、設計與分析作一概略性地介紹;再以台北某單塔雙索面對稱式斜張橋與某釣魚竿式斜張橋為研究案例,就靜力、動力兩部分來進行分析;最後,就分析之結果作一總結,並給予建議。
本文於靜力分析部分,應用TANGO程式分析斜張橋在不同載重組合下之力學行為,包括索力變化、主梁變位及主梁內力包絡線之分析,以確保主梁之組合應力小於其容許應力;在動力分析方面,則運用SAP 2000軟體,在塔梁交接處採用兩種模擬方式,進行斜張橋於自重下之振態分析,確認主梁之豎向彎曲頻率與扭轉頻率不會耦合,以增加斜張橋之安全性。
To begin with, this paper will give a brief introduction to the composition, design and analysis of cable-stayed bridge, and then study the cases of a single tower, two edge layers, and symmetrical fan style cable-stayed bridge as well as a fishing-rod style cable-stayed bridge in Taipei in terms of static and dynamics. At the end, it will have a discussion and recommendation.
For the static part, this paper applies TANGO program to analyze the structural behaviors under different load combinations. The analysis includes cable forces, deck deflections and envelopes of stress. To ensure the combination stress lower than the allowable stress.
For the dynamics part, this paper applies SAP 2000 software to perform two numerical models at the intersection of the pylon and deck, and then analyze the vibration mode shapes resulting from self-weight of cable-stayed bridge. To confirm the frequency of vertical bending and torsion will not produce coupling from resonance, and increase the safety of bridge.
致謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 斜張橋的演變 1
第二章 斜張橋結構 3
2.1 吊索(Cable) 3
2.1.1 鋼腱種類 4
2.1.2 端錨(Anchorages) 5
2.2 索面系統(Cable System) 9
2.2.1 索面配置(Transverse Cable Layout) 9
2.2.2 索面型式(Cable Arrangement) 10
2.2.3 吊索數目 13
2.3 主梁(Decks) 13
2.3.1 主梁特性 13
2.3.2 主梁結構體系 15
2.3.3 主梁材料 17
2.3.4 主梁斷面型式(圖 2-14) 18
2.4 主塔(Pylons) 19
2.4.1 主塔型式(圖 2-15) 20
2.4.2 主塔與主梁及墩柱之接合方式 22
第三章 斜張橋設計與分析 23
3.1 準備工作 23
3.2 結構規劃 23
3.2.1 跨徑配置 23
3.2.2 材料選擇 24
3.2.3 索面系統選定 24
3.2.4 主梁配置 24
3.2.5 主梁結構體系之選用 25
3.2.6 選擇主塔型式 25
3.2.7 施工法 25
3.2.8 景觀 25
3.3 設計 26
3.3.1 初步設計 26
3.3.2 細部設計 26
3.4 設計載重與載重組合 27
3.4.1 設計載重 27
3.4.2 載重組合 32
3.5 結構分析 34
3.5.1 吊索預拉力之初估 34
3.5.2 應力分析 35
3.5.3 非線性分析 36
3.5.4 穩定性分析 36
3.5.5 振態分析 37
第四章 軟體介紹與分析流程 38
4.1 軟體介紹 38
4.1.1 TANGO軟體介紹 38
4.1.2 SAP 2000軟體介紹 38
4.2 分析流程與注意事項 40
4.2.1 初形分析 40
4.2.2 包絡線分析 41
4.2.3 振態分析 42
第五章 案例分析 43
5.1 類似台北某單塔雙索面對稱式斜張橋結構 43
5.1.1 類似台北某單塔雙索面對稱式斜張橋結構基本介紹 43
5.1.2 類似台北某單塔雙索面對稱式斜張橋結構模型介紹 44
5.1.3 載重資料 46
5.1.4 包絡線分析 46
5.1.5 討論 50
5.2 類似某釣魚竿式斜張橋結構之靜力分析 53
5.2.1 類似某釣魚竿式斜張橋結構基本介紹 53
5.2.2 類似某釣魚竿式斜張橋結構模型介紹 53
5.2.3 載重資料 55
5.2.4 初形分析 56
5.2.5 主梁佈設均佈活載重 59
5.2.6 包絡線分析 64
5.2.7 討論 66
5.3 類似某釣魚竿式斜張橋結構之振態分析 70
5.3.1 分析模型介紹 70
5.3.2 振態分析 74
5.3.3 討論 77
第六章 結論與建議 79
6.1 結論 79
6.2 建議 80
參考文獻 81
1. 王如鈺、王雲程編著,「橋梁吊索講義」,第一版,憬藝出版,1996年6月。
2. 王如鈺、王雲程編著,「鋼斜張橋」,第一版,憬藝出版,1996年7月。
3. 王榮棻主編,「九二一集集大地震公路重要橋梁復建-設計與施工」,交通部公
路總局第二區養護工程處出版,2002年10月。
4. 林元培編著,「斜拉橋」,第一版,人民交通出版,1993年6月。
5. 交通部主編,「公路橋梁設計規範」,第一版,幼獅文化事業股份有限公司,
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6. 李國豪主編,「橋梁結構穩定與振動」,第一版,中國鐵道出版社,1992年。
7. 范立礎主編,「橋梁工程」,第二版,人民交通出版,1993年。
8. 徐耀賜編著,「橋梁結構之基本功能」,全威圖書出版,2002年1月。
9. 蔡俊鐿編著,「斜張橋」,第一版,科技圖書出版,1999年9月。
10. 聯邦工程顧問公司、李森枏編著,「SAP 2000入門與工程上之應用」,第一版,
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11. 聯邦工程顧問公司、李森枏編著,「SAP 2000結構設計實務」,第一版,科技圖
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13. J. Mathivat, “The cantilever construction of prestressed concrete
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14. M.S. Troitsky, “Cable-Stayed Bridges Theory and Design”, Crosby
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15. Niles J. Gimsing, “Cable Supported Bridges Concept and Design” 2nd
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17. “Vibration, control and monitoring of long-span bridges-rescent
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22. 許清雯,「斜張橋設計與分析」,私立中原大學土木工程學系研究所,碩士學位
論文,台灣省中壢市,民國92年7月。
23. 溫佳敏,「斜張橋的設計與振態分析」,私立中原大學土木工程學系研究所,碩
士學位論文,台灣省中壢市,民國92年7月。
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