悬索桥施工猫道风致、人致响应及控制研究

摘要

本文以某悬索桥施工猫道为研究对象，运用有限元软件ANSYS对猫道风致、人致响应及控制措施进行分析研究。
　　 首先，运用有限元软件ANSYS建立猫道有限元模型，分别采用理论法与有限元法计算猫道动力特性，对比两种分析结果，验证模型的可靠性。
　　 其次，从风致静力效应和抖振响应两方面对猫道风致响应及控制措施进行分析研究。采用二维线性和三维非线性方法分析猫道静风稳定性。模拟脉动风场，进行施工阶段设计风速下猫道抖振时域分析，研究猫道抖振响应特点。计算静风荷载下猫道与索股间相对变位，确定便于主缆施工的最大风速。计算可施工风速下猫道抖振响应，分析加速度响应对人员舒适性影响，动力位移响应对索股架设影响。考察中跨横向通道数量、水平制振索和斜拉索的设置等对控制风致猫道横桥向静、动力位移响应的影响。
　　 最后，计算分析猫道人致响应及控制措施。通过单人过桥振动分析，研究猫道人致振动特点;计算分析猫道局部竖弯基频与人致振动加速度响应的关系，确定门架之间及门架和横向通道之间的合理间距以避开人行荷载与猫道局部的共振。分析小组行人过桥，考察小组行人数量与猫道振动响应的关系，并确定小组最大行人数量。探讨猫道矢跨比对人致振动响应的影响。
　　 猫道风致响应及控制分析结果表明:猫道静风稳定性满足要求。施工阶段的设计风速下猫道抖振响应以横桥向位移响应为主。当风速大于10m/s时，猫道与索股间相对变位将影响施工精度。在可施工风速下，猫道抖振加速度响应均满足施工人员舒适性要求，但横桥向抖振位移响应较大。水平制振索和斜拉索的设置可有效控制横桥向位移和振动。
　　 猫道人致响应及控制分析结果表明:由单人过桥振动分析知，猫道人致振动是门架间及门架和横向通道间各小跨内的局部振动，当局部竖向基频位于1.7～2.2Hz时，加速度响应较大。当小组人数达到5人时，猫道竖向加速响应超过1m/s2，将引起其上行人的不舒适。随着猫道矢跨比的增大，承重绳索力减小，猫道在人行荷载作用下产生的加速度响应增大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究必要性

1．4 本文主要研究内容

1．5 本章小结

第2章 猫道有限元模型及振动舒适性评价

2．1 猫道有限元建模

2．1．1 猫道结构概况

2．1．2 ANSYS有限元模型

2．2 动力特性分析

2．2．1 猫道动力特性的理论分析

2．2．2 猫道动力特性的有限元分析

2．2．3 猫道局部振动自振频率

2．3 振动舒适性评价

2．4 本章小结

第3章 猫道风致响应及控制研究

3．1 猫道节段模型风洞试验

3．1．1 猫道节段模型

3．1．2 猫道三分力系数测试

3．2 猫道静风稳定性分析

3．2．1 猫道二维线性静风稳定性分析

3．2．2 猫道三维非线性静风稳定性分析

3．3 猫道抖振响应分析

3．3．1 抖振分析方法

3．3．2 施工阶段设计风速下猫道抖振时域分析

3．4 猫道风致响应对主缆施工系统的影响及控制措施

3．4．1 静风荷载下猫道与索股相对变位分析

3．4．2 可施工风速下猫道抖振对人员舒适性及施工精度影响

3．4．3 猫道风致横桥向位移控制措施

3．5 本章小结

第4章 猫道人致响应及控制研究

4．1 人行动荷载

4．1．1 步行力测量

4．1．2 人行荷载模拟

4．2 猫道人致振动分析

4．2．1 单人过桥振动分析

4．2．2 小组行人过桥振动分析

4．2．3 猫道矢跨比对人致振动影响

4．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与的项目及发表的论文