毕业实习读书报告.docx

石家庄铁道大学毕业实习第1章 前言时光飞逝，岁月荏苒。四年的大学时光就这样匆匆而过，转眼间自己将会成为一个毕业生，离开校园，步入新的生活。在离开校园之前，需要完成毕业论文这项最后的也是最重要的任务。毕业论文是高等学校的应届毕业生，综合运用自己所学的专业基础知识和基本理论知识，就所学专业领域里某一现象或理论问题阐明简介或表述研究结果而提交的一份有一定的学术价值的文章。它是大学生完成学业的标志性作业，是对学习成果的综合性总结和检阅，是大学生从事科学研究的最初尝试，是在教师指导下所取得的科研成果的文字记录，也是检验学生掌握知识的程度、分析问题和解决问题基本能力的一份综合答卷。本次毕业实习中安排了撰写读书报告的内容，为毕业论文的撰写积累材料，提供思路。以前学到的知识都是全面的，一大块的内容，所学习的内容都是泛泛的，所做的练习也是都有固定答案的。当领到毕业实习任务书的时候，发现自己所要完成的任务是一个具体的，某一个问题的具体的某个方向，需要自己亲自去做一个研究。和以往完成一个作业是大大不同的。因而需要改变以前的学习方式，只专注一本书，改为自己收集材料，做一个研究性的课题。我的毕业论文题目是高墩大跨连续梁桥在风荷载作用下的受力分析，鉴于自己所选择的课题偏重于科研行为，是对桥梁在某一个具体荷载下的受力分析。其中主要的关键词有三个：高墩大跨连续梁桥，风荷载，受力分析。所以我所要做的材料积累就朝着这三个方向去做，分别去阅读相关的书籍和文献。需要完成材料的积累，就需要了解材料积累的方法。经过上网的查询，我是通过以下这两种方式进行材料的积累的。一方面是通过学校现有的图书馆系统，进行实体书的借阅。实体书的阅读更加的清晰明朗，可以边读边思考。另一方面是通过图书馆购买的电子期刊文献数据库，将相关的文献在线或者是采用下载的方式进行电子文档的阅读，相比于实体资源，电子文档所涵盖的内容更为广阔，查阅起来更为方便，但是也有重点不明确的弊端。毕业论文的完成需要结合四年所学的知识，将其融会贯通，整体运用。既是一次温故的过程，同样也需要在此基础上有所提高，有所创造的独立完成一项大任务的过程。这将是一次充实的过程，在满满要求的过程中会让自己有所付出，有所劳累，当然也一定会有收获。收获的是一份辛勤，收获的是一份成果的满足。更重要的是收获一份大学生活中重要的人生经历。在这个还有梦的年代，为梦想曾经努力过。第2章 读书收获体会2.1 有关高墩大跨连续刚构桥的读书心得在这个板块重点阅读的是马宝林先生写的高墩大跨连续刚构桥这本书，这本书基本上是所有研究与大跨度连续刚构桥相关的论文的作者都将其作为参考文献。在这个领域算的上是一部经典的教材。全书共分为八章，全面系统的介绍了高墩大跨连续刚构桥的各个方面的知识概况。本书系统地论述了刚构桥及高墩大跨连续刚构桥设计的基本理论和方法、施工关键技术与挠度、应力施工监控等。内容包括：刚构桥概述、高墩大跨连续刚构桥及其桥型选择、稳定性分析、高墩刚度与风载对上部结构的影响、箱梁悬臂施工及挠度监控、箱梁应力计算及跟踪监控、桥梁静动载试验等。2.1.1 桥梁体系通过对刚构桥历史的追述，了解到连续刚构与t形刚构有着很深的渊源，也有人说t形刚构在构造上分为主跨跨中连续和设铰两种类型，亦可称为连续刚构一连续体系和连续刚钩一铰接体系。分别进行简单介绍了桥梁的体系结构。通常我们把桥梁结构按其受力特点分为粱、拱、刚架、吊与组台体系。预应力混凝土桥粱结构主要采用粱、拱、刚架和组合体系。1 梁式体系梁式体系是以梁作为承重结构，以梁的抗弯能力来承受荷载。梁分简支梁、悬臂梁和连续粱。2 拱式体系拱式体系以拱肋为主要承重结构，拱肋以承压为主，可采用抗压能力强的圬工材料来修建。因拱是有水平推力的结构，对地基要求较高，故一般修建于地基良好的地区。3 刚架式体系刚架桥是介于梁与拱之间的一种结合体系。它是由受弯的上部梁（或板）结构与承压的下部柱（或墩）整体结合在一起。所谓整体结合是指梁与柱刚性连接。梁圆柱的抗弯刚度而得到卸载作用。整个体系是压弯结构，也是有推力的结构。4 组合体系组合体系是两种或两种以上的基本体系结合而成的受力体系，主要包括： 梁与刚架相结合的体系，如t形刚构连续刚构。 斜拉桥，它是由承压的塔、受拉的索与承弯的粱组合在一起形成的一种体系。 梁拱组台体系，如系杆拱、桁架拱、多跨拱粱结构等。2.1.2 刚构桥的特点及连续刚构桥优点桥跨结构（主梁）和墩台整体相连的桥梁叫刚构桥。由于两者之间是刚性连接，在竖向荷载作用下，将在主梁端部产生负弯矩，因而将减少跨中正弯矩，跨中截面尺寸也相应减小。刚构桥在竖向荷载作用下，支柱将承受压力外，还承受弯矩。支柱一般也用混凝土构件做成，其在坚向荷载作用下，一般产生水平推力。刚构桥大多做成超静定的结构形式，故混凝土收缩、温度变化、墩台不均匀沉陷和预应力等因素都会在结构中产生附加内力。在施工过程中，当结构体系发生转换时，徐变也会引起附加内力。有时，这些附加内力可占整个内力相当大的比例。连续刚构的优点：墩梁固结的特点省去了大跨连续梁的支座，无需进行巨型支座的设计、制造、养护和更换，节省昂贵的支座费用。因墩梁固结，桥墩的厚度大大减小，约为粱在支点处高度的0.2 0.4倍，比t形刚构的墩厚小得多，减少桥墩与基础工程的材料用量。抗震性能好，水平地震力可均摊给各个墩来承受，不需像连续梁设置制动墩承受，或采用价格较昂贵的专用抗震支座。墩梁固结便于采用悬臂施工方法，省去了连续梁施工在体系转换时采用的临时固结措施。2.1.3 高墩大跨连续刚构桥1 桥梁基础的特点和类型高墩大跨连续刚构桥的基础部分构造形式与其它桥梁形式相比没有大的区别，但其对地基的不均匀沉降量控制较严格。根据桥位处的地质情况不同常采取不同的形式，但最常采用的是桩基础。在地基承载力大，跨径较小时也有采用刚性扩大基础的。2桥梁墩台的特点和类型高墩大跨连续喇构挢的桥墩不仅应满足施工、运营等各阶段支承上部结构重量和稳定性等方面的要求，而且桥墩的柔度应适应由于温度变化、混凝土收缩、徐变以及制动力等因索引起的水平位移。在施工过程中，特别是在挂蓝挠筑混凝土的过程中，要采取一些措施来增加墩身的稳定性。连续刚构桥的桥墩与连续梁要共同承受内力，且结构内力是按桥墩与连续梁的刚度比来分配的。桥墩的刚度大则其分得的内力大，不能有效地发挥梁身的抗弯能力，而连续梁在墩顶处的受力很大，也达不到降低墩顶负弯矩的目的，且纵桥向允许的变位小，不能消除附加内力引起的变形。可见连续刚构桥桥墩，纵桥向刚度在满足桥梁施工、运行稳定性要求的前提下要尽量小。相反高墩大跨连续刚构桥在横桥向的约束很弱，桥梁在横向不平衡荷载或风载作用下，易产生扭曲、变位，为了增大其横向稳定性，桥墩在横向的刚度应大一些。 (1)竖直双薄壁墩（双薄壁墩）它是在墩位上有两个相互平行的墩壁与主梁固结的桥墩。竖直双薄壁墩可增加桥墩刚度，同时其抗推能力小在桥梁纵向允许的变位大，它不仅可以减小主梁墩顶负弯炬，使结构内力分配更趋合理，而且由于其为双墩柱，墩顶负弯矩的峰值也不象单壁墩出现在支点中心，它的峰值出现在两支墩的墩顶，峰值也较单壁墩小得多，两支墩之间负弯矩为下凹的曲线，可减小墩顶截面的尺寸，充分发挥材料的受力性能，增加桥梁美感。因此在预应力混凝土连续刚构桥中是理想的柔性墩。能支撑上部结构，保持桥墩稳定性，适应上部结构位移的需要。 (2)坚直单薄壁墩在高墩大跨连续梁、连续刚构桥中也经常采用竖直单薄壁墩。它是在墩位上只有一个截面形式为空心或实心的“一”字形矩形截面或箱梁截面的桥墩。单薄壁墩与双薄壁墩相比，一般说来，单薄壁墩特别是箱形截面单薄壁墩的抗扭性能好，抗推能力强，但其柔性不如双薄壁墩，双薄壁墩的综台抗弯刚度大整体稳定性好，墩身允许的水平位移较大，但随着墩身高度的不断增加，单薄壁墩的柔性逐渐增强，允许的纵向变位增大。因此，对于墩身很高的大跨连续刚构来说，箱形单薄壁墩也是理想的墩身形式之一。2.1.4 大跨连续刚构桥稳定性分析对于稳定性分析也是课题内容之一，因而需要特别关注一下。桥梁结构的失稳现象可分为下列几类：个别构件的失稳，例如压杆的失稳和梁的侧倾；部分结构或整个结构的失稳，例如桥门架或整个拱桥的失稳；构件的局部失稳，例如组成压杆的板和板梁腹板的翘曲等；而局部失稳常导致整个体系的失稳。结构失稳是指在外力作用下结构的平衡状态开始丧失稳定性，稍有扰动（实际上不可避免）则变形迅速增大，最后使结构遭到破坏。稳定问题有两类：第一类叫做呈现第二个平衡状态。例如轴心受压的直杆；第二类是结构保持一个平衡状态，随着荷载的增加在应力比较大的区域出现塑性变形，结构的变形很快增大；当荷载达到一定数值时，即使不再增加，结构变形也自行迅速增大而使结构破坏。这个荷载实质上是结构的极限荷载，但也称临界荷载，例如偏心受压的杆。实际上结构稳定问题部属于第二类。但是，因为第一粪稳定问题的力学情况比较单纯明确，在数学上作为求本征值问题也比较容易处理，而它的临界荷载又近似地代表相应的第二类稳定的上限，所以在理论分析中占有重要地位。当连续刚构桥建成之后进入使用阶段，其求解稳定的理论方法可按刚架失稳考虑：由于结构属高次超静定，受载种类增加且动载施加的随意性而使每个墩顶受载不等，桥跨教又随桥址不同而变化，使用位移法或力法建立的平衡方程数目多不易手算；基本公式的建立首先要确定正确的失稳模态，由于结构形式和加载的任意性使正确的失稳模态不易确定，则需建立各种可能的失稳模态，求出相应的临界荷载，其中最小值为所求值，这样使计算工作量增大不易手算；很难用统一公式来表达不同跨数结构失稳的临界力，使理论解的通用性受到限制，在实际分析中要得到正确的屈曲失稳临界力多采用有限元法。2.2 有关风荷载对桥梁影响的读书心得风是一种基本的自然现象，空气的流动就是风。风对我们的生活有着重要作用和影响，对桥梁等建筑工程有重要的意义，风苘载也是桥梁设计的基本荷载。历史上也发生过因大风而造成结构破坏的实例，如1940年秋，美国华盛顿州刚刚建成才四个月的塔科马(taeama)悬索桥在8级大风作用下发生风振动而破坏的事故，引起了工程界的高度重视，逐步对其进了深入人的研究。关于风荷载对于桥梁的影响，逐渐形成了一门新的分支学科，桥梁风工程。这个部分我参考的就是程政清编著的桥梁风工程（人民交通出版社）这本书。全书分为九章，第一章介绍了桥梁风致病害的典型案例和桥梁风工程简介。第二到四章介绍了桥梁风工程的力学基础、随机振动基础知识、风环境。第五章介绍了静力风荷载和风致静力失稳。第六章介绍了气动自激力弛振和颤振。第七章介绍了抖振和涡激振动。第八章为拉锁振动和控制。第九章为风洞实验技术。本书有些地方浅显易懂，有些地方公式较多，理论较为深奥不易理解。鉴于我所研究的内容理论深度不深，取我所用即可。以下是几点读书心得。2.2.1 风的基本特性空气的流动就是风，由于地表的地形起伏和各种障碍物的影响，使靠近地面的风（简称近地风）的流动发生紊乱。从风速仪的实测纪录中可以看出，风速的时程曲线中包括两种成份。一种是周期t 19min以上的长周期成份，另一种是t仅几秒的短周期脉动。 1平均风速v、脉动风速vf及风级实用上常把风速分解为平均风速v（平均风）和脉动风速vf(脉动风)两部分。由于长周期成份使平均风速随时间而变化，再加上阵风的影响，使平均风速的数值与平均时距的大小有密切关系，时距愈短。平均风速愈大，就愈接近瞬时风速。气象学上将风的强弱按l0min时距的平均风速的大小分成13个等级。2平均风速的基本特性以某一时距作为平均风速的取值标准，首先是考虑到结构物有一定的体积，最大瞬时风速不可能同时在全都长度上发生，取用一定的平均时距实际上间接地反映了空间的平均，是符合实际情况的。其次，结构物都有一定的阻尼，风的激振直至造成危害需要一定的能量积聚时间，因此，取用适当的平均时距也是必要的。对风速时程的研究表明，从2min至2h为时距的平均风速基车上是一个稳定值。脉动能量银小。时距过短，将突出脉动峰值的作用，使平均值很不稳定；若时距过长，则长周期成份也将被平均掉。因此，采用l0min对距的平均风速作为标准值是比较合理的我国气象台站的风速仪高度大都在8 - 12m之间。因此，我国规范规定的标准高度为10m，与世界多数国家的标准相一致。不同高度的平均风速之问的换算可按指数律或对数律进行。指数律：vh=v10(h10)a 对数律：v10=vh|lg10-lgz0/(lgh-lgz0)2.2.2 工程抗风设计当我们考虑大跨度桥梁的抗风设计时，首先要弄清桥址处的风环境和了解当地气象台站的实测资料。其中包括：表示风向概率分布特性的风玫瑰图；基准风速的定义，即平均时距、重现期和标准高度，并注意与规范定义的差别；长期实测的年最大平均风速和历史最大风速；气象台站的地形和地貌，注意与桥址现场的差别：对风速的统计处理及1/100频率的基准风速，注意所采用的概率分布曲线与规范的差别；实测阵风因子（系数）。2.2.3 脉动风速的基本特性脉动风速是风速中的动力成份，它不但在宏观上是随机的（每年或每次强风都不同），而且在微观结构上也是随机的。如果说，平均风速是脉动风速的“载体”，那么，脉动风速就是反映大气边界层风的紊乱性和随机性的重要因素。在进行脉动风引起的随机振动分析时，必须首先确定脉动风的概率特性。对风的记录的分析表明：如果忽略初始阶段的严重非平稳性区域，脉动风十分接近于平稳随机过程，而且每一样本的概率分布也接近相等，因而可以将脉动风近似地看成是各状态历经的过程。这样，只要有一条足够长的历时是具有代表性的风速记录，就可以用时间的平均来代替样本的平均，简便地求出它的概率特性。它的概串密度曲线很接近正态分布，因而脉动风常近似地作为高斯过程来考虑。脉动风速的基本特性包括以下几个重要参数：紊流强度、脉动系数、风速谱。2.2.4 风对桥梁作用风对桥粱的作用是一个十分复杂的现象，它受到风的自然特性，结构的动力性能以及风与结构的相互作用三方面的制约。从上节中我们已经了解到自然风的基本特性。由于近地边界层的紊流影响，风的速度和方向及其空间分布都是非定常的（即随时间变化的）和随机的。当平均风速带着脉动风速绕道一般是非流线形截面的桥梁结构时，就会产生旋涡和流动的分离，形成复杂的作用力（空气力）。这种作用力将引起桥梁的振动（风致振动），而振动起来的桥梁又将反过来影响流场，改变空气作用力，引起风与结构的相互作用机制。更加深了问题的复杂性。为了从本质上把握风对桥梁作用的各种特点，我们有必要进行科学的抽象和分析，然后再综台起来考虑。首先，我们将风速分成下面两部分： 平均风（稳定风）并假定在时间和空间上都是不变的 脉动风（紊流风），包括风（来流）本身的紊流和绕过桥粱时引起的紊流。其次，我们将结构接其动力性能分成两类；刚度很大，在风力作用下保持静止不动；柔性结构，必须作为一个振动体系来考虑。最后，风与结构的相互作用也可分成：空气力受结构振动的影响很小，可忽略不计。空气力受结构振动的反馈制约，引起一种自激振动机制。通过以上六种情况的不同组合就可以对风的作用有一个全面的了解。2.2.5 风对桥梁作用力 1风的静力作用 假定在稳定风作用下，结构保持静止不动，或者其振动不影响空气力，此时的定常（不随时间变化的）反应称为风的静力作用。2风的动力作用风对结构的动力作用是一种复杂的现象，作为一个空间结构的桥梁振动体系在近地紊流风作用下的空气弹性动力响应是许多因素共同作用的结果。但为了便于分析就需先按空气动力机制振动进行分类，然后再来考察各种振动之间的相互作用和影响。桥梁的空气弹性动力响应可以分为两大类：一类是在平均风作用下，振动的桥梁从流动的风中吸收能量，产生两种自激振动。例如流线形桥面可能发生弯扭耦合的古典颤振，非流线形桥面的分离流扭转颤振矩形和方形截面的轿塔可能发生挠曲振动占优势的弛振以及伴隧着上述振动同时发生的因旋涡脱落而引起的涡激振动。最典型的涡激振动可能发生在圆截面的拉索和吊杆上，也就是古代琴弦的风成振动的机制。另一类主要是在脉动风作用下的强迫振动。由于脉动风的随机性质，这种由阵风带的脉动风谱引起的随机振动响应（阵风响应）称为抖振。虽然它不像颤振和弛振那样具有自激和发散的性质，没有造成桥梁的空气动力失稳而风毁的危险，而是一种限幅振动，但由于发生抖振响应的风速低，频率大，而且会使杆件的接头或支座等构造细节发生局部疲劳。过大的抖振响应还会危及行车的安全。涡激振动虽然也带有自激性质，但它和颠振或驰振的发散性振动现象不同，其振动响应是一种强迫型的限幅振动，因而具有双重性。3 梁桥的固有振动固有振动反映振动系统的固有特性，是研究一切振动问题的基础。所谓固有振动是指弹性系统在没有外部动力的作用下形戚的振动。例如给系统以一个突然的冲击，则当冲击消失后，系统就在弹性力和惯性力的作用下以其固有频率和相应的固有振型进行往复的固有振动。此时，系统的动能和位能反复交换。若存在阻尼，固有振动将随时间衰减。对于能量不会散逸的所谓保守系统，则在理论上固有振动将会无限地延续下去.2.2.6 风荷载计算要素风对桥梁的作用是一个十分复杂的现象，它受风的自然特性、结构的动力性能“及风与结构的相互作用三方面的制约。而结构在风载作用下的破坏原因主要有两方面： 风压所形成的静力作用引起的破坏。结构在风的静力作用下有可能发生强度问题或稳定问题，作为强度问题主要是阻力引起的侧向倾覆。风绕过桥梁时产生复杂的具有旋祸和分离特性的作用力（空气力），引起桥梁的振动而造成的破坏。大跨预应力混凝土薄壁柔性墩刚构桥在成桥运营阶段其刚度较大，具有较强的抗风能力，然而在最大双悬臂阶段由于桥墩较柔、刚度较低，在风荷载作用下将在柔性墩的根部产生较大的内力。对大跨柔性桥梁结构，在风荷载作用下的内力一般由两部分组成：一是平均风作用下在结构巾的静风内力，二是由于风的紊流成份诱发结构抖振而产生的动内力。静风内力是基于桥梁设计基本风速之上的，该风速定义为lomin平均风速；动风内力是在考虑脉动风的空间相关和动力特征以及结构的振动特性、气动阻尼、气动刚度和气动导流等因素之后，可采用以下方法得到：通过风洞试验直接测量；通过时域和频率的抖振分析。2.3 有关ansys建模的读书心得随着社会经济和科学技术的快速发展,桥梁的跨径、 桥面宽度和承载能力在不断地增长, 桥梁的计算、 分析和施工方法也在日趋复杂。以有限元理论为基础的大型计算软件在桥梁工程中得到了越来越广泛的应用。近年来, ansys 软件不断吸取新的计算方法和计算技术, 随着交互方式的加入,大大简化了模型的生成和结果的评价, 目前 ansys 已成为桥梁结构设计分析的常用软件。直观方便快捷和有效的建模技术,是 ansys 得到广泛应用的重要原因之一。在计算机高速发展、有限元理论及软件的逐步完善的前提下，ansys在桥梁工程仿真分析中的应用可以替代一些费用昂贵的实验，同时节省大量的人力和时间，其优势显而易见。鉴于课题中需要进行有限元分析，前期也学习了有限元基础ansys结构分析课程，因而需要进行熟练的运用ansys软件进行受力分析。这部分阅读了两本相关的书籍。万水系列ansys丛书ansys结构有限元高级分析方法与范例应用和葛俊颖编写的基于ansys的桥梁结构分析。结合两本书的内容，选择所需要的部分，进行简单的心得报告撰写。2.3.1 单元的选择ansys 有丰富的单元库,单元类型很多, 应用范围很广选择单元时必须弄清楚其适用范围。由于实桥变截面形式复杂, 板壳单元截面实参数能更好地反映出截面特性。而且根据分析要求, shell63板壳单元可以承受面内荷载和法向荷载,在变形前垂直于中面的法线变形后仍垂直于中面, 并且同时能够考虑薄膜力和弯曲弯形, 所以综合考虑应选择shell63 单元来模拟箱梁的顶板、腹板、和底板。由于link10 单元独一无二的双线性刚度矩阵特性使其成为一个轴向仅受拉或仅受压杆单元, 使用只受拉选项时, 如果单元受压, 刚度就消失,所以用此单元模拟预应力钢绞线的松弛,符合实例的分析要求, 所以预应力筋选择 link10 单元。2.3.2 定义截面参数根据箱梁变截面的特点, 需要定义一些数组, 利用这些数组来存储不同截面的结构信息。通过对数组数据的调用,来反映模型不同截面结构特征,如上顶板厚度数组、下顶板厚度数组、腹板厚度数组、翼缘板厚度数组等。2.3.3 关键点的操作在ansys中, 关键点( keypoints) 是构造几何模型的基石,通过在当前激活的坐标系下建立一系列关键点, 继而就可建立起我们所期望的线、面、体等各种形状的几何模型