斜拉橋拉索的索-梁相關振動研究.pdf

1、斜拉索具有剛度小、阻尼小、質(zhì)量小的特點，容易在各種激勵作用下發(fā)生振動，影響橋梁結構的安全。本文結合拉索非線性振動的理論方法與有限元方法，以實際工程為背景，主要研究了鐵路斜拉橋在外部動力荷載作用下索-梁相關振動的特性，為斜拉橋的分析與設計提供參考。
　　第2章，為了研究單根拉索的振動特性，考慮拉索大幅振動各階模態(tài)的耦合效應，推導了有垂度拉索在三維空間中大幅振動的理論方程。使用多尺度方法討論了拉索振動方程的性質(zhì)，分析拉索大幅非線性振動

2、的特性。編制計算程序，使用數(shù)值方法計算了拉索非線性振動方程，驗證了理論方法的分析結果。
　　第3章，建立了基于單元流動坐標系（CR列式）的非線性靜力算法與動力時程積分算法，開發(fā)了非線性靜、動力有限元計算程序，使用ANSYS驗證了程序的正確性與可靠性，程序適用于拉索大幅度非線性振動的研究。
　　第4章，根據(jù)某實際斜拉橋的拉索參數(shù)，使用本文程序建立有限元模型，討論了拉索垂度、抗彎剛度、大幅振動狀態(tài)對拉索振動特性的影響，計算拉索在

3、端點位移激勵作用下的非線性振動時程，通過和理論方程數(shù)值計算結果的對比，驗證了理論方程的可靠性與適用性，為開發(fā)本文有限元程序的“索動力單元”奠定了理論基礎。
　　第5章，定義了本文“索-梁相關振動”的概念，認為其主要包含了拉索的強迫振動與參數(shù)振動這兩種形式。結合拉索振動的理論方程與有限元方法，開發(fā)了“索動力單元”。使用本文程序構建了較為簡單的索-梁相關振動有限元模型，用索動力單元模擬斜拉索，通過分析計算結果，總結了結構發(fā)生索-梁相關

4、振動時的本質(zhì)規(guī)律，為斜拉橋全橋索-梁相關振動研究建立了關鍵性的理論與技術基礎。
　　第6，7章，討論了本文使用的車橋耦合振動計算方法。基于拉索非線性振動理論方法、有限元方法、車橋耦合振動算法，使用本文程序，構建了某實際鐵路斜拉橋的全橋有限元模型，拉索使用索動力單元模擬。首先，討論了各個拉索自振頻率與全橋自振頻率的匹配關系，分析拉索發(fā)生共振的可能性;然后，分別討論了斜拉橋在自由振動、理想外激勵作用的情況下發(fā)生大幅度索-梁相關振動時的