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非高斯风作用下斜拉索的振动研究
| 论文题名： | 非高斯风作用下斜拉索的振动研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;时程分析;非高斯风作用;斜拉索振动;运动微分方程组 |
| 摘要： | 斜拉索振动问题一直是一个热点也是难点，尤其是现在的斜拉桥跨径突破千米，像苏通大桥主跨1088米，斜拉索长度577米，风荷载对拉索的振动影响越来越大。 本文基于悬链线理论详细推导了拉索线形、梁端拉索切线斜率、索长等相关参量的表达式。在计算求解拉索参数过程中，需要首先假定梁端拉索切线斜率的初始取值区间，并进行迭代运算。然而，为了避免任意假定区间带来的弊端，本文提出了图形法，它可以通过画出拉索线形与梁端拉索切线斜率的函数图，从图中快速地确定有效取值区间。然后将确定的初始区间，结合编制的二分法程序，可更加精确地求解拉索线形方程中的梁端切线斜率。并可进一步地求解索长、塔端拉索切线斜率、梁端和塔端拉索张拉力等相关拉索参数。最后以铜陵长江公路大桥为工程背景，进行了算例分析研究，并验证了该方法的有效性。结果表明：文中基于图形法与二分法的斜拉桥拉索参数计算更加简单、直观和精确。 考虑拉索的自重和几何非线性等影响，推导了在高斯风荷载和非高斯风荷载作用下拉索的运动微分方程。考虑拉索的一阶模态，运用伽辽金法，将拉索的偏微分方程转化为常微分方程。采用MATLAB编程，模拟拉索各高度处的高斯风荷载与非高斯风荷载时程。运用 SIMULINK仿真对拉索运动微分方程进行时程分析。结果表明：高斯风荷载作用下拉索的响应表现出非高斯的特性；非高斯风荷载作用下拉索的位移响应也表现出非高斯的特性；非高斯风荷载作用下拉索的响应远大于高斯风荷载作用下拉索响应；无论是非高斯风荷载还是高斯风荷载作用下，拉索的响应有正也有负，这使拉索往复振动，对拉索会造成疲劳破坏。 本文推导了高斯风荷载与非高斯风荷载作用下拉索-桥面耦合的运动微分方程组，并进行[0,L]上积分。采用 SIMULINK建立拉索和桥面运动方程组的仿真模型，并对方程组进行数值求解。最后分析比较了高斯风荷载和非高斯风荷载作用下拉索的位移、速度和加速度响应以及桥面的位移、速度和加速度响应的异同，并对响应的偏度和峰态值进行统计。结果表明：非高斯风荷载作用下拉索的最大正位移和最大负位移较高斯风荷载作用下拉索的最大正位移和最大负位移大。非高斯风荷载与高斯风荷载作用下桥面的响应最大幅值几乎相等，且幅值很小。 |
| 作者： | 李建丰 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李锦华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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