重庆涪陵乌江特大桥的斜拉索参数振动分析

摘要

斜拉索是一种很柔性的结构构件，通常具有阻尼系数较小的特性，且要承受多种动荷载作用，如:交通、风、行人和地震作用，在这些外界因素影响下斜拉桥构件极易受到振动，在实际中由于拉索振动所造成的工程事故也是屡见不鲜。2012年11月，重庆涪丰石高速乌江特大桥拉索发生了大幅索-桥耦合振动，为了验证分析是否可能为参数振动，以及本桥拉索的主要振动情况，为拉索的振动控制提供理论依据，因此需要对拉索的参数振动进行研究分析。本文的研究主要包括以下几点:
　　本文对国内外关于斜拉索振动的报道以及研究现状作了详细的阐述。
　　介绍了斜拉索常用的几种非线性曲线方程:弹性悬链线方程、考虑弦向重力分量的抛物线方程、不考虑弦向重力分量的抛物线方程。对拉索进行理想假定，建立了斜拉索非线性固有振动模型、斜拉索轴向激励下的面内参数振动模型、斜拉索索-桥耦合作用下的面内参数振动模型，运用哈密顿原理得到了相应的非线性振动方程，第一种模型的方程采用L-P法进行求解，后两种模型得到的方程采用多尺度法求解。以重庆涪丰石高速乌江特大桥为工程背景，对斜拉索的参数振动非线性方程运用龙格—库塔法进行数值分析，研究其振动特性，影响因素。
　　运用midas建立了重庆涪丰石高速乌江特大桥的成桥动力模型，得到了前30阶的振动频率以及振动模态，结合所求固有频率对斜拉索的振动情况进行分析，得出该桥拉索以主共振为主，只有FDB19发生参数共振可能性较大。结合FDB19对斜拉索的索-桥耦合参数共振进行了参数分析，研究了频率比、桥面初始激励、拉索阻尼比、桥面阻尼比、索力对斜拉索参数振动的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 参数振动机理

1．3 斜拉索参数振动的研究现状

1．3．1 理论研究

1．3．2 实验研究

1．3．3 研究现状总结

1．4 论文主要工作以及目的

第二章 斜拉索的非线性固有振动

2．1 引言

2．2 斜拉索的非线性曲线方程

2．2．1 弹性悬链线方程

2．2．2 弹性抛物线方程

2．3 斜拉索非线性固有振动

2．3．1 建立斜拉索非线性固有振动方程

2．3．2 算例分析

2．4 本章小结

第三章 斜拉索轴向激励作用下的参数振动

3．1 引言

3．2 斜拉索轴向激励作用下参数振动的理论研究

3．2．1 斜拉索轴向激励作用下的运动微分方程

3．2．2 多尺度法求解方程

3．3 算例分析

3．3．1 数值分析

3．3．2 频率比的影响

3．3．3 拉索位移时程分析

3．3．4 激励振幅的影响

3．3．5 拉索阻尼比的影响

3．3．6 索力的影响

3．4 本章小结

第四章 斜拉索考虑索-梁耦合的参数振动

4．1 引言

4．2 斜拉索考虑索-梁耦合的参数振动研究

4．2．1 斜拉索考虑索-桥耦合的参数振动微分方程

4．2．2 多尺度法求解

4．3 本章小结

第五章 斜拉桥成桥动力特性以及拉索参数振动分析

5．1 引言

5．2 建立有限元模型

5．2．1 主梁

5．2．2 桥塔

5．2．3 斜拉索

5．2．4 基础

5．2．5 边界条件

5．3 涪丰石高速乌江特大桥自振特性分析

5．4 拉索动力特性分析

5．5 索-桥耦合振动参数分析

5．5．1 数值分析

5．5．2 频率比的影响

5．5．3 位移时程分析

5．5．4 桥面质量块初始扰动的影响

5．5．5 拉索阻尼比的影响

5．5．6 桥面阻尼比的影响

5．5．7 索力的影响

5．8 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间所发表的学术论文)

附录B (攻读学位期间所参加的项目)