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桥面激励下斜拉索非线性耦合振动研究
| 论文题名： | 桥面激励下斜拉索非线性耦合振动研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;桥面激励;非线性振动;耦合关系 |
| 摘要： | 近20年来,多座特大型斜拉桥相继建成,斜拉桥跨径有了大幅度增长。随着斜拉桥跨径的增大,必然导致斜拉索增长。斜拉索作为斜拉桥主要承拉构件,具有质量轻、抗拉性好、柔性大以及阻尼小等特点。在各种荷载作用下,桥面和桥塔都可能发生振动。由于斜拉索两端分别与桥塔和桥面主梁相连,在桥面振动的激励下斜拉索极易发生大幅非线性振动。因此,研究斜拉桥拉索的非线性振动具有重要的工程价值和理论意义。 本文在国内外学者已有的研究基础上,以桥面激励下的斜拉索非线性振动作为研究对象,建立桥-索-塔振动模型,研究斜拉索在桥面激励下的非线性振动特性。在桥-索-塔精细化模型上推导了在桥面激励下斜拉索面内振动的耦合方程组。利用多尺度法分析了拉索面内振动的可能性,并寻求可能的共振区间。在数值分析方面,采用伽辽金法离散控制方程,在理想条件下分别考虑系统频率比、桥面激励幅值、桥塔初始扰动、拉索初始索力、倾角等因素对拉索面内振动的影响,在考虑阻尼的非理想条件下研究拉索面内振动特性。根据拉索能发生面外振动的现象,在桥-索-塔精细化模型基础上,建立了斜拉索面外振动控制方程,采用理论分析法分析了斜拉索面外振动频率关系,在一定初始条件下,研究了拉索面外振动特性与桥塔、桥面以及拉索自身各参数之间的关系。考虑到拉索既可以发生面内振动也可以发生面外振动的实际情况,在桥-索-塔耦合模型上,研究拉索面内外耦合振动。推导拉索面内外耦合振动方程组,采用多尺度法从理论上分析拉索面内外耦合振动桥面激励和拉索面内外振动频率关系。考虑桥面激励频率与幅值、拉索初始扰动、拉索初始索力等影响因素作用下,研究拉索面内外振动的耦合关系,分析拉索面内振动引发拉索面外振动的可能性。利用ANSYS有限元分析软件,建立斜拉桥全桥有限元模型,通过对全桥有限元模型的进行模态分析,获得全桥动力特性。提取斜拉桥全桥前30阶振动频率与全桥各拉索自振基频进行匹配,分析可能发生共振的拉索及系统的振动特性。 |
| 作者： | 彭然 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 刘红军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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