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行人与风作用下的大跨人行悬索桥振动使用性及控制研究
| 论文题名： | 行人与风作用下的大跨人行悬索桥振动使用性及控制研究 |
| 关键词： | 大跨度人行悬索桥;振动使用性;人致振动;抖振分析;减振设计 |
| 摘要： | 大跨度人行悬索桥由于结构刚度小，在人群和风作用下的振动是影响桥梁使用舒适性的关键。为了研究这类桥梁的振动使用性，以一座主跨460m的大跨度人行悬索桥为背景，在ANSYS平台上建立了成桥状态分析的计算模型，利用所建的计算模型进行了人致振动和风致振动响应分析，比较了常用减振措施的振动控制效果。研究结果为这类桥梁的结构设计及运营管理提供参考。论文主要工作及结论如下: 1.基于ANSYSAPDL命令编写空间索面悬索桥成桥状态模拟程序，通过动力特性与实测结果对比，验证了计算模型的精确性，为ANSYS平台上建立悬索桥振动分析计算模型提供了一种高效的方法。 2.利用移动步伐荷载模型计算单人行走下的桥梁振动响应，分别利用放大系数法和均匀分布共振行人法计算不同人群密度下桥梁响应并比较响应的差异。结果表明:响应随人群密度增加而增大;利用放大系数法计算的振动响应偏于保守。 3.通过平板断面和箱形断面验证利用计算流体动力学获取颤振导数的有效性;利用计算流体动力学获取加劲梁的三分力系数和颤振导数，基于识别的18个颤振导数拟合有理函数表达的自激力参数。 4.利用谱表示法生成不同湍流强度下的脉动风时程;通过横风作用下非线性抖振响应时域分析，讨论了静风效应及瞬时风攻角、主缆及桥塔脉动风对抖振计算结果的影响，比较了自激力和结构阻尼对抖振响应的影响，分析了采用Matrix27模拟的自激力与有理函数表达的自激力计算的抖振响应差异;比较了湍流强度对抖振响应和舒适性的影响。结果表明:抖振分析有必要考虑静风效应、瞬时风攻角及主缆脉动风的影响;自激力对大跨度人行悬索桥的抖振响应有不可忽视的影响;Matrix27模拟的自激力与有理函数表达的自激力会引起小于10％的抖振响应差异;在平均风速15m/s的横风作用下，湍流强度增加50％，桥梁的抖振响应增加30％～68％。 5.比较了附加质量、斜拉索、中央扣、增大抗风缆刚度、调谐质量阻尼器、大风嘴等措施对大跨度人行悬索桥的减振效果。结果表明:附加质量能有效减小行人引起的横桥向振动，调谐质量阻尼器能够减小行人引起的横向和竖向振动;斜拉索能有效减小竖向抖振响应;中央扣能明显减小1/4跨和3/4跨的竖向抖振响应;增加抗风缆刚度能有效减小竖向及跨中横向抖振响应;增加抗风缆刚度和采用大风嘴能够提高颤振稳定性。 |
| 作者： | 唐剑明 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 谢旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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