悬浮隧道管体-锚索耦合系统的自由振动研究

摘要

通过建立悬浮隧道计算模型,采用Morison公式计算管体和锚索在水中振动时所受的水体阻力,推导出悬浮隧道管体-锚索耦合系统的自由振动方程组,并在数值算例中求解频率、阻尼比等模态参数;同时进行参数研究,探究了影响模态参数的相关因素。结果表明,悬浮隧道管体-锚索耦合系统自由振动方程组能够揭示悬浮隧道管体和锚索之间的耦合作用的实质,方程中的锚索动张力项既作为管体受力之一来影响管体的模态,又受到管体振动的影响进而改变了锚索的模态;水体对结构模态参数的影响主要表现在Morison公式中的惯性力项,也即附连水质量上。受到附连水质量的影响,管体一到三阶自振频率和阻尼比及锚索的自振频率和阻尼比相较于在空气中均有一定程度的减小。同时隧道各项设计参数的改变也会使得管体和锚索的模态参数发生改变。