斜拉橋拉索的索-梁相關(guān)振動研究.pdf

1、斜拉索具有剛度小、阻尼小、質(zhì)量小的特點(diǎn)，容易在各種激勵(lì)作用下發(fā)生振動，影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全。本文結(jié)合拉索非線性振動的理論方法與有限元方法，以實(shí)際工程為背景，主要研究了鐵路斜拉橋在外部動力荷載作用下索-梁相關(guān)振動的特性，為斜拉橋的分析與設(shè)計(jì)提供參考。
　　第2章，為了研究單根拉索的振動特性，考慮拉索大幅振動各階模態(tài)的耦合效應(yīng)，推導(dǎo)了有垂度拉索在三維空間中大幅振動的理論方程。使用多尺度方法討論了拉索振動方程的性質(zhì)，分析拉索大幅非線性振動

2、的特性。編制計(jì)算程序，使用數(shù)值方法計(jì)算了拉索非線性振動方程，驗(yàn)證了理論方法的分析結(jié)果。
　　第3章，建立了基于單元流動坐標(biāo)系（CR列式）的非線性靜力算法與動力時(shí)程積分算法，開發(fā)了非線性靜、動力有限元計(jì)算程序，使用ANSYS驗(yàn)證了程序的正確性與可靠性，程序適用于拉索大幅度非線性振動的研究。
　　第4章，根據(jù)某實(shí)際斜拉橋的拉索參數(shù)，使用本文程序建立有限元模型，討論了拉索垂度、抗彎剛度、大幅振動狀態(tài)對拉索振動特性的影響，計(jì)算拉索在

3、端點(diǎn)位移激勵(lì)作用下的非線性振動時(shí)程，通過和理論方程數(shù)值計(jì)算結(jié)果的對比，驗(yàn)證了理論方程的可靠性與適用性，為開發(fā)本文有限元程序的“索動力單元”奠定了理論基礎(chǔ)。
　　第5章，定義了本文“索-梁相關(guān)振動”的概念，認(rèn)為其主要包含了拉索的強(qiáng)迫振動與參數(shù)振動這兩種形式。結(jié)合拉索振動的理論方程與有限元方法，開發(fā)了“索動力單元”。使用本文程序構(gòu)建了較為簡單的索-梁相關(guān)振動有限元模型，用索動力單元模擬斜拉索，通過分析計(jì)算結(jié)果，總結(jié)了結(jié)構(gòu)發(fā)生索-梁相關(guān)

4、振動時(shí)的本質(zhì)規(guī)律，為斜拉橋全橋索-梁相關(guān)振動研究建立了關(guān)鍵性的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。
　　第6，7章，討論了本文使用的車橋耦合振動計(jì)算方法?；诶鞣蔷€性振動理論方法、有限元方法、車橋耦合振動算法，使用本文程序，構(gòu)建了某實(shí)際鐵路斜拉橋的全橋有限元模型，拉索使用索動力單元模擬。首先，討論了各個(gè)拉索自振頻率與全橋自振頻率的匹配關(guān)系，分析拉索發(fā)生共振的可能性;然后，分別討論了斜拉橋在自由振動、理想外激勵(lì)作用的情況下發(fā)生大幅度索-梁相關(guān)振動時(shí)的