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拉索风雨激振理论模型研究及其振动特性分析
| 论文题名： | 拉索风雨激振理论模型研究及其振动特性分析 |
| 关键词： | 拉索风雨激振理论;振动特性;大跨径斜拉桥;风剖面幂指数 |
| 摘要： | 随着大跨径斜拉桥的不断兴建，作为该桥型主要受力构件的斜拉索的长度也变得越来越长。由于斜拉索具有自重轻、柔度大、阻尼低的特点，极易发生各类风致振动，而其中风雨激振振幅最大，造成的危害也最为严重。国内外学者对拉索风雨激振开展了大量研究，但已有理论模型还有许多不完善的地方，不能全面反映实际的拉索风雨激振现象。 本文在广泛阅读已有研究文献的基础上，评述了各种拉索风雨激振理论模型的优点和不足之处，在此基础上确定了本文的研究内容。 通过利用浸润理论、Prandtl边界层理论和静水边界层理论重新研究了拉索表面与水线之间的相互作用力模式，论证了库仑阻尼力和粘滞线性阻尼力的存在，并推导出了计算公式。 利用运动水线两自由度节段拉索风雨激振理论模型研究了拉索表面材料对风雨激振的影响规律，讨论了粘滞线性阻尼系数的合理取值，并结合本文建立的准运动水线节段拉索风雨激振理论模型分析了水线与拉索之间的耦合运动规律，对拉索风雨激振的发生条件进行了探讨。运用运动水线三自由度节段拉索风雨激振理论模型分析了拉索面内-面外振动规律，并对拉索截面振动轨迹倾斜角的影响因素进行了讨论。 在对拉索风雨激振现象及各种影响因素进行详细分析的基础上，分别建立了以拉索各阶振型表示的只考虑面内振动以及同时考虑面内-面外振动的运动水线连续弹性拉索风雨激振理论模型，详细研究了拉索振动特性、水线沿拉索轴向的分布规律及其对拉索振动的影响规律、水线与拉索之间的耦合振动规律、风剖面幂指数对拉索风雨激振的影响规律、拉索面内-面外耦合振动规律、以及风场紊流度对拉索风雨激振的影响规律。 本文对以上研究内容从物理意义和力学机理上作了较为合理的解释，理论分析结果与试验和现场实测的结果基本吻合，证明本文建立的理论模型能够综合地考虑各种因素的影响，比以往的理论模型更能全面地反映拉索风雨激振特征。利用本文所建立的理论模型，能借助数学和力学工具更深入地研究拉索风雨激振的发生机理和发生条件，同时能够通过定量分析，为斜拉索的设计和振动控制提供依据。 |
| 作者： | 李暾 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 陈政清 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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