橋梁結構抖振響應分析的變增量掃頻算法研究.pdf

1、橋梁結構的抖振響應分析，有頻域和時域兩大類分析方法。頻域法在模態(tài)分解法的基礎上，運用隨機振動理論求解橋梁結構在脈動風作用下的抖振響應。該方法具有計算簡便、概念清晰、計算費用少等諸多優(yōu)點，長期以來在工程界中得到了廣泛的應用。近年來發(fā)展的用于大跨度橋梁耦合抖振響應分析的CQC方法，考慮了多模態(tài)及模態(tài)耦合效應對橋梁抖振響應的影響，是一種精細的抖振計算方法。在CQC法進行抖振分析過程中，計算響應功率譜矩陣和對模態(tài)進行數(shù)值積分的計算工作十分耗時。

2、頻域法隨機振動分析是很多其他研究領域的基礎，這一確定性算法是一些參數(shù)化的算法如風致疲勞及可靠度問題的核心基礎。在這些問題中這一計算過程，隨著概率參數(shù)的變化，本已經(jīng)比較耗時的分析過程可能需要反復進行成千上萬次。因此，計算效率的改進具有很強的工程應用價值。本文從數(shù)值積分的基本理論出發(fā)，結合大跨度橋梁耦合抖振響應具體的分析過程，提出了大跨度橋梁結構抖振響應分析的變增量掃頻算法，經(jīng)實例證實可以有效地提高頻域法的計算效率。論文的主要工作如下:

3、r>　　 (1)介紹了自然風特性及其對橋梁結構的作用。簡要的回顧了半個世紀以來人類對風致橋梁結構振動的主要研究成果。
　　 (2)對橋梁結構抖振響應頻域分析法進行了總結。由橋梁結構抖振的隨機性強迫振動本質著手，首先推導了隨機振動的頻域求解過程，然后從是否考慮模態(tài)耦合效應兩方面詳細介紹了大跨度橋梁結構抖振響應的頻域求解理論，最后簡要的介紹了一下抖振反應譜理論。
　　 (3)對變增量掃頻算法的頻率增量變化機制進行了研究。鑒

4、于傳統(tǒng)頻域法采用等增量掃頻方式計算抖振響應計算效率低下的問題，本文基于完全二次組合的CQC法探討一種準確高效的抖振響應求解算法，提出采用變增量掃頻的方式進行求解;從原始的數(shù)值積分理論著手，提出曲率步長控制法，并對該算法的效率進行實例分析;在前期的實例探索的基礎上，結合實際抖振分析的過程，提出適合大跨度橋梁抖振響應求解的掃頻增量變化機制，并依照此算法編制計算程序。
　　 (4)結合實例對變增量掃頻算法的計算效率進行了研究。以我國某