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CFRP斜拉索风雨激振及减振控制研究
| 论文题名： | CFRP斜拉索风雨激振及减振控制研究 |
| 关键词： | CFRP索;风雨激振;理论模型;参数分析;减振控制 |
| 摘要： | 随着各个国家和地区经济的高速发展，交通越来越便利，很多国家实施了以桥梁形式跨越海湾或海峡的跨海工程，经济、合理、美观的斜拉桥成为了大跨桥梁的主要桥型之一。碳纤维复合材料(CFRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等优点，将该材料应用于大跨斜拉桥的缆索结构引起了土木工程界的广泛兴趣和重视。用CFRP索不仅可以减轻桥梁上部结构自重，提高斜拉桥的跨越能力，而且还能基本解决钢拉索的腐蚀退化问题，延长拉索的使用寿命。CFRP索在风和雨的共同作用下会发生风雨激振，国内外现在对CFRP索风雨激振方面的研究还不多，本文结合国家自然科学基金项目，基于拉索振动理论和空气动力学原理，建立了CFRP索风雨激振的单自由度模型，对模型进行了数值计算，分析了各参数对CFRP索风雨激振的影响，在此基础上，以大型有限元软件ANSYS为平台，对CFRP索风雨激振的减振控制进行了研究，提出了一些有效的减振控制方法，主要研究内容如下: 1.风雨激振的理论模型和数值分析 探讨了CFRP索振动的运动方程，在此基础上，对CFRP索的风雨激振致振机理进行了归纳，阐述了风雨激振发生的几种可能机理，建立了CFRP索风雨激振的单自由度模型，对钢索、按等轴向刚度设计的CFRP索、按等强度设计的CFRP索风雨激振的振动控制方程进行了推导，对CFRP索的风雨激振进行了数值模拟，结合拉索风雨激振的致振机理进行了分析。 2.风雨激振的参数对比分析 研究了各主要参数对CFRP索风雨激振的影响，同时将各参数对不同索（钢索、按等轴向刚度设计的CFRP索、按等强度准则设计的CFRP索）风雨激振的影响进行了对比分析，绘制了各参数与拉索风雨激振振幅的关系曲线，并做了相应的分析，为CFRP索在抗风雨激振中的参数选取及拉索的设计提供了必要的参考。 3.CFRP索风雨激振的减振控制研究 探讨了CFRP索风雨激振的几种主要减振措施，以大型有限元软件ANSYS作为有限元计算平台，在对CFRP单索进行有限元建模的基础上，对其进行了模态分析和瞬态动力分析。建立了CFRP索—阻尼器模型和带辅助索的CFRP索网模型，并对影响风雨激振减振效果的各相关参数进行了研究。 本文研究成果为对CFRP索风雨激振减振机理的深入研究及减振控制研究提供了依据，为CFRP索预应力大跨结构的开发应用提供部分的科学依据和设计方法，为最终在我国实施跨海工程贡献力量。 |
| 作者： | 曹植 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 刘荣桂 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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