文档介绍：西南交通大学
硕士学位论文
斜拉索参数振动及斜拉桥有限元分析
姓名:谭长建
申请学位级别:硕士
专业:一般力学与力学基础
指导教师:谢建华
20060301
摘要西南交通大学硕士研究生论文斜拉索现已广泛应用于各种工程结构,如斜拉桥、塔桅结构以及悬索桥等。斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,由于其大柔度、小质量和小阻尼等特点,在外界因素的激励下极易发生多种形式的有害振动,因此,准确分析斜拉桥的静、动力特性并进行振动控制是斜拉桥设计的重要工作之一。本文对斜拉索振动的基本概念以及斜拉索的动力特性进行了详细的介绍,对斜拉索的参数振动的机理进行了简要阐述,分析了斜拉索在端激励作用下,斜拉索的各项参数对索的参数振动的影响。通过索桥耦合振动的分析,研究了斜拉索与桥面的耦合特性,详细分析了索与桥各项参数对索桥耦台振动的影响。通过数值计算发现,当索与桥频率比为豆叵凳保骰蚯诺奈⑿≌穸部赡引起索的较大幅度振动,通过增加拉索或桥面的阻尼比可以有效地抑制斜拉索的参数振动。本文还对斜拉索的制振措施进行了介绍。本文还以实际斜拉桥为例,介绍了斜拉桥有限元建模应该考虑的问题,并对在建模和分析时斜拉索的模拟进行了简要介绍。介绍了斜拉桥如何模拟施工脱架,并对桥梁的动力特性进行分析,分析桥梁在车辆过桥时桥梁的动力响应,介绍在实际工程实验中测定索的自振频率及桥自振频率的方法。关键词斜拉索;参数振动;耦合振动;制振措施;有限元方法第
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第滦髀引言西南交通大学硕士研究生论文斜拉桥作为一种由索、塔和梁组成的组合体系桥梁结构,以其跨越能力大,造型美观而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一。斜拉桥作为现代交通工程中广泛采用的桥梁体系,正起着目益重要的作用,尤其是在跨海跨江交通工程中具有显著的优势,大跨度斜拉桥是其技术发展的一个重要方面。自二战后第一座现代化斜拉桥出现,随着有限元法的出现和计算机技术的发展,高强度优质新型钢材的大量生产,模型试验技术和预应力混凝土技术的飞速发展,现代斜拉桥的跨度越来越大,世界上最大跨度的斜拉桥是日本的多多罗桥,主跨达祝何夜畲罂缍鹊男崩攀悄暇长江二桥,主跨为住K孀判崩趴缍鹊牟欢显龃螅蛐崩鹘铣ぃ重引起的垂度也较大,同时对整个斜拉桥而言,几何大变形问题也比较突出,随着斜拉桥跨度的不断增加,大跨度拉索应用也日益广泛。由于静载荷时对拉索的利用效率较高,使得斜拉桥在经济上具有较强的竞争力,但大跨度的拉索所面临的动态问题也更为突出。拉索是斜拉桥的主要受力构件,因它易发生。任一根斜拉索丧失承载力,都会导致斜拉桥的整体失稳和破坏,因此,斜拉索的安全性必须予以高度的重视。通过对已建成或在建的斜拉桥的观测表明,即使在微风微雨的情况下,个别拉索有时会发生十分剧烈的大幅振动【啊辏壤盉桥和閐桥在风荷载作用下,其中根索发生了振幅便由于索的大幅振动和桥面的明显振动而被迫关闭【浚夜哪掀执笄旁、年先后三次因拉索的振动而导致减振器的脱落,杨浦大桥也在年略⑸潘饕蛘穸鲎驳那榭觥U庵终穸郧帕旱陌踩杂耐久性产生了很大的危害,它可能引起索的疲劳断裂,在索锚接合处产生疲劳第斜拉桥的几何非性线也显得较为复杂。的轻、柔和低阻尼等特点,在风、地震、车辆等荷载作用下,各种振动问题很容陨系拇蠓穸】,荷兰的旁诳Mú坏搅礁鲈
斜拉索参数振动机理与研究现状西南交通大学硕士研究生论文第裂纹,破坏索的防腐系统,严重的还会造成索失效。索的振动无疑更会引起行人的不舒适感和对桥梁安全性的怀疑。因此,各国学者从八十年代初就对桥梁的拉索振动进行了研究,并提出了多种不同的振动机理,并基于不同的机理提出了不同的制振措施,如风雨振动,二次轴向流振动,三维旋涡脱落及尾鹊取5两穸孕崩爬鞯恼穸聿⑽囱芯壳宄蚴抢的振动是一种综合性现象,它不只与风雨作用引起拉索表面的气动特性有关,还与桥梁结构的整体特性有关,即与桥梁整体的参数振动【坑泄亍参数振动系统是指激励依赖于时间且作为参数出现在控制方程中,这种振动系统的一个特征就是系统中的参数是随时间而变化的。与外激励系统不同的是,在参数激励系统中,当激励的频率与系统某阶固有频率成倍数关系时,小的激励也可激发很大的系统晌应2问穸且鹄鞣⑸蠓穸原因之一,在风荷载或车辆荷载作用下,使桥面或桥塔产生振动,当振动频率接近于索的固有振动频率两倍时,拉索将产生大幅参数振动。对斜拉桥拉索参数振动的研究方法,按激励形式的不同,可以分为两大类:第一类是理想激励系统,即激励的幅值和频率不受响应的影响,在振动过程中,按指定的方式变化,这种激励也称为理想能源,认为桥面的质量远大于索的质量,忽略索的振动对桥面的影响;第二类是非理想激励