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基于有限元分析的超长斜拉索参数振动及其控制研究
| 论文题名： | 基于有限元分析的超长斜拉索参数振动及其控制研究 |
| 关键词： | 斜拉索;行车荷载;地震荷载;风荷载;参数振动;阻尼器 |
| 摘要： | 随着中国建造的兴盛与强大，众多跨江跨海跨越峡谷的大跨度桥梁不断修建而成，桥梁类型层出不穷，包括斜拉桥、悬索桥、高架桥、组合体系桥等。斜拉桥的主跨跨径在随着人们通行的需求一直在提高，同样，斜拉索的长度也在随着跨径的提高而不断增加，随之而来的便是斜拉索进一步变柔，阻尼进一步变小，振动频率进一步降低，振动的模态频率范围进一步变大，进而能够更加接近斜拉桥整桥的振动频率，进一步增大斜拉索发生参数激励的可能性，引发斜拉索的大幅值振动，使得车辆、行人在桥面上的舒适度降低。实际工程中的斜拉桥会受到各种随机荷载激励的影响，比如行车荷载、风荷载、地震荷载等，使得斜拉索的桥面和桥塔锚固端发生振动，当斜拉索索端位移激励的频率与斜拉索自身频率满足1:1倍数关系时，斜拉索会发生主共振，当满足2:1的倍数关系时会发生主参数共振，从而发生大幅值的斜拉索非线性参数振动。为了研究超长斜拉索的非线性参数振动特性及粘滞阻尼器对其控制效果，论文以苏通大桥及其斜拉索为研究对象，主要开展了如下四个方面的研究： （1）利用ANSYS有限元软件，建立了苏通大桥的全桥有限元模型和斜拉索有限元模型，对桥梁模型和斜拉索模型进行了动力特性分析，并验证了模型的正确性。 （2）考虑车桥耦合以及桥面不平顺因素，建立了车桥耦合有限元模型，考虑苏通大桥的限速要求，对在车辆荷载作用下斜拉索发生大幅值参数共振的可能性进行了分析。 （3）考虑地震荷载的随机性，数值分析了多遇、设防、罕遇地震下桥梁的位移响应，并提取了斜拉索两端的位移时程曲线，将斜拉索索端位移激励频率与斜拉索的基频匹配，确定了能够发生参数共振的斜拉索，并对其进行外激励幅值、结构阻尼以及设置粘滞阻尼器等影响因素的斜拉索参数振动响应分析。 （4）通过实测风速生成桥梁风场，进行了季风和台风下的桥梁位移响应分析，对斜拉索两端节点的位移时程曲线进行了提取，通过频率匹配确定了能够发生参数振动的斜拉索，并对其进行外激励幅值、结构阻尼以及外置粘滞阻尼器对斜拉索参数振动响应的影响分析。 |
| 作者： | 路一鸣 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 刘敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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