大跨度鋼管混凝土拱橋施工過(guò)程中拉索的非線性動(dòng)力分析.pdf

1、隨著我國(guó)橋梁事業(yè)的發(fā)展，橋梁的跨度也在不斷增大，鋼管混凝土拱橋因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已成為現(xiàn)代大跨度橋梁的重要橋型之一。而索作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)在鋼管混凝土拱橋施工過(guò)程中的應(yīng)用也越來(lái)越頻繁。與剛性主拱相比，由于拉索具有柔度大、質(zhì)量輕和阻尼小的特點(diǎn)，在主拱較小的激勵(lì)作用下就極有可能發(fā)生非線性振動(dòng)，其幅度遠(yuǎn)大于拉索自身振動(dòng)時(shí)的振幅。一旦發(fā)生處理起來(lái)比較困難，并且可能造成結(jié)構(gòu)的破壞。因此，對(duì)大跨度鋼管混凝土拱橋施工過(guò)程中存在的拉索非線性振動(dòng)進(jìn)行分析是有必要

2、的。
　　本文在國(guó)內(nèi)外學(xué)者已有的研究基礎(chǔ)上，首先從有限元建模分析的角度出發(fā)，利用ANSYS軟件建立了典型節(jié)段索拱組合結(jié)構(gòu)的平面簡(jiǎn)化模型。為了更準(zhǔn)確得到拉索垂度引起的拉索幾何非線性，拉索采用了兩節(jié)點(diǎn)多段直桿單元模擬，同時(shí)對(duì)給定不同基本參數(shù)下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，從有限元的角度研究了主拱剛度和拉索抗拉剛度對(duì)索拱組合結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響。在理論分析上，對(duì)鋼管混凝土拱橋施工過(guò)程中柔性拉索與剛性拱共同受力的組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化處理，同時(shí)引入必要

3、的理論假設(shè)，基于哈密頓變分原理，建立了索和拱共同振動(dòng)的動(dòng)力方程，并結(jié)合索拱組合結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)條件及相應(yīng)的邊界條件，得到了可用于索拱組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力性質(zhì)定性分析及定量分析的數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用多尺度攝動(dòng)法分析拉索的運(yùn)動(dòng)微分方程，分析結(jié)果表明拉索振動(dòng)存在有1:1和2:1兩個(gè)共振區(qū)間。在此基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)值分析方法對(duì)影響拉索非線性振動(dòng)的因素進(jìn)行了量化的分析，分別從主拱激勵(lì)頻率、激勵(lì)幅值、拉索初始索力和拉索阻尼以及初始位移條件等因素方面分析了它們對(duì)拉索非