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斜拉桥拉索参数振动及其控制研究
| 论文题名： | 斜拉桥拉索参数振动及其控制研究 |
| 关键词： | 斜拉桥拉索;参数振动;主动控制;数值分析;效果评估 |
| 摘要： | 对斜拉桥拉索振动问题的研究历来都是国内外学者的热门课题，随着中国交通运输的发展和大型斜拉桥的建设，特别是超长斜拉索的应用，使得拉索的振动问题显得尤为突出，国内很多的斜拉桥在运营一段时间以后由于振动问题出现了很多换索的例子，这些都严重影响了桥梁的安全，加大了桥梁的维护难度，增加了维护成本。斜拉索的参数振动是斜拉索在两端轴向位移作用下引发的大幅横向振动，桥梁的竖向位移或塔端横向位移都可能诱发拉索参数共振。本文对斜拉索的参数共振进行了数值仿真及试验验证，在此基础上并进行了参数振动主动控制研究。本文的主要工作和结论如下： (1)介绍了国内外斜拉桥的发展历史，以及斜拉索一些常见的振动破坏形式；介绍了工程上常用的一些减振方法。 (2)推导了拉索振动的微分方程，从理论上对拉索参数共振进行了研究，编写程序分析了各个参数(如倾角、阻尼、初始索力、激振频率、激振幅值等)对斜拉索跨中振幅的影响程度及规律，得到了拉索第一阶模态参数振动的不稳定区。在湖南大学风工程试验研究中心进行了拉索参数共振的实验，实验中进行了索力、激励幅值、激振频率等参数的工况研究，实验数据和数值分析的数据在工程范围内基本吻合。 (3)首先以清澜大桥为例，通过建立全桥有限元模型和拉索有限元模型，分别得到了全桥和拉索的前20阶和前10阶频率，进行了实桥拉索参数共振分析。 (4)由于桥梁的对称性，分析了全桥1/4拉索的一阶频率并与理论值进行了对比，除了个别拉索外，有限元分析与计算结果基本吻合。建立了全桥单主梁有限元模型，分析了在不同频率、不同激励幅值、不同主梁位置的正弦荷载作用下，拉索的跨中位移变化规律，与前面的数值模拟基本相一致。 (5)基于状态空间方程和最优控制原理，得到了斜拉索参数共振的最优控制律，对拉索的参数共振进行了主动控制研究，并与无控状态的拉索跨中位移进行了对比，能够很好的控制参数共振，控制效果明显。 |
| 作者： | 肖明 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 华旭刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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