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跨海大跨度斜拉桥施工阶段颤振稳定性研究
| 论文题名： | 跨海大跨度斜拉桥施工阶段颤振稳定性研究 |
| 关键词： | 大跨度斜拉桥;颤振稳定性;施工措施;气动导数;风洞试验;海峡地区 |
| 摘要： | 在海峡地区，地形、地貌变化急剧，风场分布非常复杂。《公路桥梁抗风设计规范》第3.2.7条明确要求采取可靠方法确定海峡地区设计基准风速。已有研究成果表明，气动导数是描述主梁断面气动性的重要参数，在大跨度桥梁颤振分析中起着至关重要的作用。本文依托厦门-漳州跨海大桥抗风研究试验项目开展了厦门、漳州地区九龙江出海口海峡风环境、气动导数识别理论和风洞测振试验、借助MSC.NASTRAN对二自由度主梁节段模型进行动力学有限元模拟和最不利施工状态桥梁颤振风洞试验等研究，主要研究工作包括： 1、利用3种极值分布概型和概率曲线相关系数方法，推算出了厦门-漳州海峡桥址处100年一遇的期望风速为35.8 m/s，小于规范给出的厦门地区100年一遇基本设计风速39.7m/s。 2、在Matlab软件中自主开发的小波阈值滤波程序具有很好的噪声抑制效果，可有效提高原始测量信号的信噪比，有利于找出被噪声淹没的模态，比较了三种不同的模态识别方法识别结果，得出小波阈值滤波法具有快速、高精度优点，尤其是模态阻尼比精度。 3、建立了移动最小二乘识别气动导数方法，该方法只需桥梁节段模型弯矩耦合二自由度自由衰减振动信号就可一次性识别出全部气动导数。平板节段模型模拟风洞试验结果表明移动最小二乘法抗噪声能力强，在非线性迭代过程中收敛性较好、较稳定。采用该方法识别了4种典型二维桥梁节段模型测振试验的气动导数，实践结果表明该识别法对流线型断面的气动导数均具有较高的识别精度。 4、在风洞测振试验中观察了4种典型二维桥梁节段模型颤振临界风速，同时在MSC.NASTRAN中对4种模型气动力学进行了模拟，得出了颤振临界风速，发现试验和模拟结果基本吻合。 5、对厦门-漳州跨海大桥主跨720m北汊主桥施工阶段最不利两种工况进行了颤振风洞试验研究，利用本文建立的割线法求解多模态参与三维斜拉桥颤振非线性分析方法，发现二者结果基本吻合，说明该方法对大跨度斜拉桥颤振计算有一定的适用性。试验结果表明在风速不超过98m/s情况下，厦-漳跨海大桥北汊主桥在施工状态颤振稳定性能良好。 6、应用智能材料控制悬臂梁颤振的理论研究表明LQG控制律设计方法适用于实际问题，而且控制效果明显。比较有控和无控的颤振临界风速，颤振临界风速提高了预定的10％，且控制律稳定。 |
| 作者： | 刘会 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张亮亮 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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