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管线跨越结构动态分析与振动控制研究
| 论文题名： | 管线跨越结构动态分析与振动控制研究 |
| 关键词： | 管道跨越结构;管土相互作用;动态特性;振动控制;模型修正;结构动力修改;阻尼减振 |
| 摘要： | 管线跨越结构的动态特性和振动控制效果直接影响着管线系统的安全运行，它是近代管线跨越结构设计、施工和运行维护的关键基础课题。影响管线跨越结构可靠性的因素包括载荷作用、结构参数、工作环境和工作状况等。管线跨越的主体结构是跨越管道，典型边界条件是管土相互作用以及埋地管段的约束，重要承载装置是缆索，本文将针对以上三个对象展开管线跨越结构的动态测试分析与振动控制研究。 本文首先考虑了管土相互作用以及埋地管段对悬空管段的影响，分析了悬空管段的振动特性，研究了管土相互作用对悬空管段固有频率的影响，并得出了估算悬垂管道固有基频的公式。充分考虑了管土相互作用和支座非线性因素的影响，采用非线性增量有限元方法对悬垂管道跨越结构在地震作用下的反应进行了分析 泵或压缩机等动力源在工作过程中对流体间隙性加压造成流体压力脉动，使管道内的压力在平均值的上下脉动，本文研究了管道内壁在交变压力作用下的振动特性。 采用有限元法建立的结构计算模型往往需要试验模态数据进行修正，本文提出了一种试验模态数据修正计算模型的改进拉直算法，该方法能够保证修正后结构模型的矩阵仍然保持带状稀松的特点，对结构矩阵带状部分进行了优化，简化了计算，并通过对修正过程中约束条件的改进，使其对权距阵及迭代修正量的选择更宽松，应用更容易。 对于有限元模型，结构可修改参数体现在模型的物理参数之中；本文通过建立门形管线跨越结构的有限元模型并进行了灵敏度分析，确定各个结构参数的改变对结构动态特性变化的影响程度，为真实结构动态特性调整提供依据，减少了试验状态和次数。 在总结阻尼减振原理的基础上，研究了流体激振导致剧烈振动的门形管线跨越结构的阻尼减振技术，数值模拟计算结果表明：合理布置阻尼器可以有效降低结构振动响应水平，增加结构疲劳寿命。 缆索是近代管线跨越的典型承载装置，针对斜拉索张力的监测直接关系到斜拉管线桥安全运营的情况，本文提出了跨越管桥斜拉索张力的振动测试方法，并深入研究了附加质量和非线性因素对被测斜拉索动态特性和索力测试结果精度的影响，同时给出了振动法索力测试时选用传感器的公式。针对自然随机激励下斜拉索的低阶自振频率不容易识别的问题，本文提出了瞬态激励的检测试验方案和检测技术。 |
| 作者： | 刘志军 |
| 专业： | 测试计量技术及仪器 |
| 导师： | 汪凤泉 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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