多塔斜拉桥拉索面内外振动理论及有限元分析

摘要

斜拉桥因其美观的造型和较强的跨越能力，成为倍受现代设计师们青睐的一种桥型。作为斜拉桥关键部件的斜拉索，具有质量小，阻尼低和柔度大的特点，在风荷载、车辆荷载等作用下斜拉索容易发生大幅度的振动。拉索的振动容易加速拉索的疲劳，最终导致拉索的破坏，直接影响桥梁的使用安全。因此，对斜拉索振动特性的研究已经成为斜拉桥设计的一个重要环节。由于多塔斜拉桥刚度不足，自身容易发生振动现象，同时也易导致拉索的共振，所以如何提高多塔斜拉桥刚度已经成为当今桥梁建设领域的热议话题之一。
　　为了研究多塔斜拉桥刚度对拉索振动的影响程度，本文首先建立了不同主梁刚度、桥塔刚度的有限元模型，讨论刚度对于成桥动力特性的影响。接着在建立了三维空间内的拉索面内-外-桥面耦合振动模型，得到了拉索面内-外-桥面耦合振动方程组，采用多尺度法分析了拉索面内-外-桥面耦合振动特性。最后，通过计算边塔拉索的面内外固有频率，与不同工况成桥的频率进行对比，分析可能发生大幅共振的拉索以及其面内外的振动特性。结果表明，多塔斜拉桥主梁刚度对于拉索发生面内外共振的可能都有一定的影响，对面内共振振幅影响大，而桥塔的刚度则对共振幅值影响很小，成桥的整体刚度则对拉索振动发生的可能影响强烈。

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第一章 概述

1.1 斜拉桥的发展史[3,4,6]

1.2 多塔斜拉桥

1.3 拉索振动现象研究现状

1.4 本文主要工作

第二章 多塔斜拉桥结构动力特性分析

2.1 引言

2.2 塔梁刚度的影响

2.3 桥塔数量的影响

2.4 本章小结

第三章 斜拉索与桥面的耦合振动

3.1 引言

3.2 多尺度方法介绍[25]

3.3 模型的建立及分析

3.4 算例分析

3.5 本章小结

第四章 拉索面内外振动特性评估

4.1 引言

4.2 单索振动

4.3 主梁刚度对拉索振动的影响

4.4 桥塔刚度对拉索振动的影响

4.5 桥塔数对拉索振动的影响

4.6 本章小结

结论和展望

结论

进一步研究工作的展望

参考文献

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致谢