三塔悬索桥振动特性的研究

摘要

近年来，跨海以及跨江工程是桥梁工程的又一热点，三塔悬索桥方案已经在我国跨长江的两座桥中采用。三塔大跨悬索桥中，桥梁的抗震能力、抗风能力和车桥振动问题可能是设计中的控制因素。 论文从能量原理出发建立三塔悬索桥自由振动的基本方程，利用Rayleigh-Ritz方法推导了三塔悬索桥竖向振动的四个基频计算公式和扭转振动的四个基频计算公式。然后以两个算例验证了该基频计算公式的正确性，并对相关因素的影响进行了讨论。 论文建立主跨1，080m、结构体系不同的四个三塔悬索桥有限元计算模型，分析了冲击荷载作用于加劲梁多个不同位置时不同体系悬索桥加劲梁的挠度、加速度及内力、主缆张力、吊索张力、桥塔塔顶位移和桥塔塔底弯矩的振动响应特点；讨论了冲击荷载持时变化和有限元计算模型中阻尼取值变化对结构动力响应的影响。为了解冲击荷载作用下结构动力响应的频域特性，本文还对部分时程响应结果作了频谱分析，得到该类荷载作用下不同阶振型对结构综合动力响应贡献大小的规律。最后文章还考察了谐振荷载作用下结构的动力响应特性。 为分析行车荷载通过三塔悬索桥时结构的动力响应，论文仍采用上面四个有限元模型，作了简单匀速移动荷载作用下结构的瞬态动力分析。计算分析了不同大小值的集中荷载以不同速度过桥时结构的内力、位移振动响应结果。为考虑车辆惯性力对车辆桥梁相互作用力的影响，论文同时讨论了有限元仿真计算中移动质量模型和移动荷载模型动力响应结果的差别。按一种较为简单的行车情况，本文模拟了相隔固定间距并以恒定速度前行的无限长车队依次通过三塔两跨连续悬索桥时结构的动力响应情况。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.1.1国外三塔悬索桥的发展

1.1.2国内三塔悬索桥的发展

1.2三塔悬索桥振动特性的研究意义和研究现状

1.2.1研究意义

1.2.2研究现状

1.2.3本文的研究方法和内容

第2章三塔悬索桥自振特性解析计算研究

2.1概述

2.2三塔悬索桥自由振动分析

2.2.1基本假定

2.2.2主缆线形

2.2.3加劲梁振型函数

2.3竖向振动基频公式推导

2.3.1基本方程

2.3.2一阶单跨正对称两跨反对称振动

2.3.3一阶单跨反对称两跨反对称振动

2.3.4一阶单跨反对称两跨正对称振动

2.3.5一阶单跨正对称两跨正对称振动

2.3.6算例验证

2.4扭转振动基频公式推导

2.4.1基本方程

2.4.2一阶单跨正对称两跨反对称振动

2.4.3一阶单跨反对称两跨反对称振型

2.4.5一阶单跨反对称两跨正对称振型

2.4.6一阶单跨正对称两跨正对称振型

2.4.7算例验证

2.5本章小结

第3章三塔悬索桥的定位激扰力强迫振动

3.1概述

3.2悬索桥的动力分析模型

3.2.1结构离散

3.2.2结构阻尼

3.3三塔悬索桥的自由振动特性

3.4冲击荷载作用下三塔悬索桥的动力响应

3.4.1冲击荷载作用在左主跨1／8点

3.4.2冲击荷载作用在左主跨1／4点

3.4.3冲击荷载作用在左主跨1／2点

3.4.4冲击荷载作用在左主跨3/4点

3.4.5阻尼值影响

3.4.6冲击荷载影响

3.4.7冲击荷载作用下结构动力响应的频谱特性

3.5谐振荷载作用下三塔悬索桥的动力响应

3.6本章小结

第4章移动荷载作用下三塔悬索桥的强迫振动

4.1.概述

4.2简单移动荷载作用下三塔悬索桥的动力响应

4.2.1三塔两跨连续支承悬索桥的强迫振动

4.2.2荷载以不同速度过桥时结构的动力响应

4.2.3以不同大小荷载过桥时结构的动力响应

4.2.4不同结构体系三塔悬索桥的动力响应

4.3移动质量作用下三塔悬索桥的强迫振动

4.3.1移动质量以不同速度过桥时结构的动力响应

4.3.2以不同大小质量过桥时结构的动力响应

4.4移动荷载队列过桥时三塔悬索桥的强迫振动

4.5本章小结

结 论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目