基于连续跳车激振的大跨度桥梁阻尼识别

摘要

阻尼反映了结构中固有的耗能及减振/震能力，它对结构在风、地震及车辆等荷载作用下的振动响应有重要影响。但结构的阻尼也是最难确定的动力学参数，现场实测是较准确地估算桥梁阻尼的唯一手段。环境激励已用于国内外多座大跨度桥梁的实测，但其测试结果离散性较大，很难提供可靠的数据。现场稳态激振试验可以较精确测量阻尼比，但特大型土木工程结构现场稳态激振试验难度大，成本高。
　　为此，本文试图寻求一种可操作性较强、且测试结果较为可靠的大跨度桥梁的激振方法，并对大桥的阻尼比进行识别。围绕这个目标，论文提出了连续跳车激振大跨度桥梁的激振方法，并从理论分析、数值模拟两方面对进行其了较深入的研究。本文的主要内容有：
　　1）综述了桥梁动力特性的现场实测方法、土木工程结构的阻尼特性，并对已有研究成果和存在的问题进行了较全面的论述。统计了若干大跨悬索桥的阻尼比实测数据，并与各国规范进行对比，以期为研究者提供参考。
　　2）提出了桥上基于连续布置障碍物的连续跳车激振试验技术。推导了连续跳车激振下结构的响应，并从做功的角度给出了障碍物的合理布置方案。采用复模态理论分析了车辆参数对桥梁结构阻尼的影响，当车辆固有频率远离受测模态时对受测模态的阻尼影响很小；进一步分析了平均风作用下气弹效应对结构阻尼的影响，较详细地介绍了非定常理论和准定常理论，估算了气动阻尼随风速的变化。仿真分析了采用该方法激振的某简支梁和某大跨悬索桥的动力响应，识别了其一阶反对称阻尼比，并对影响结构的阻尼比识别结果的因素（车辆参数、气动阻尼）进行了定量分析。
　　3）针对由于悬索桥钢桁梁断面杆件众多造成的其扭转质量惯性矩计算繁琐、精度低的问题，提出了一种基于均匀附加扭转质量惯性矩前后结构扭转频率的变化来计算钢桁梁扭转质量惯性矩的方法，并给出了该方法的理论说明、适用条件等。详细讨论了钢桁架梁的长细比、附加质量矩施加位置等对扭转质量惯性矩计算结果的影响，并给出了较合理的解释。

目录

声明

第 1章 绪论

1.1研究意义

1.2单自由度振动系统的阻尼参数

1.3桥梁动力特性测试的现场测试方法研究

1.4悬索桥结构的阻尼比

1.5论文的主要研究内容

第 2章 连续跳车激振大跨桥梁理论研究

2.1连续跳车激振下结构的响应

2.2车辆参数对实测阻尼的影响

2.3气动阻尼对实测阻尼的影响

2.4模态阻尼比识别

2.5本章小结

第 3章 钢桁架梁悬索桥动力有限元模型

3.1概述

3.2有限元与悬索桥动力分析模型

3.3悬索桥钢桁梁断面质量惯性矩简化计算方法研究

3.4洞庭湖二桥有限元模型

3.5本章小结

第 4章 连续跳车激振下的大跨桥梁阻尼识别数值仿真

4.1具有理想平板断面的简支梁桥

4.2洞庭湖二桥

4.3本章小结

结论与展望

一、论文的主要工作和结论

二、研究工作展望

参考文献

致谢

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