斜拉索的風雨激振與索橋塔耦合參數振動研究.pdf

1、近年來，由于鋼材料的性能提高，大量全張力構件被應用于建筑、橋梁等結構物當中，而張緊索作為其中的主要形式得到了廣泛的應用。風雨激振與索橋耦合參數振動由于其振動幅值較大、危害較為嚴重而成為橋梁工程界十分關注的問題。本文主要對這兩方面的內容進行了深入研究，主要內容包括以下幾個方面：
　　 1.簡單介紹了幾種常見的拉索的風致振動，分別介紹了風雨激振及索橋塔耦合參數振動的振動特點、研究方法以及目前的研究現狀。
　　 2.分別在拉索

2、的兩種初始靜態(tài)垂度曲線方程下建立了拉索風雨激振的空間力學模型。在對水線的處理中，主要采用兩種處理方式，便于后續(xù)對比性工作的進行。一是假設水線按正弦規(guī)律運動，其頻率和拉索一階固有頻率相等；二是對水線進行受力分析，假定水線與拉索表面間存在的阻尼力為庫侖阻尼力的形式，列出其運動學方程。然后對不同的靜態(tài)曲線拉索與不同的水線方程進行組合分別進行求解，得到了拉索在不同風速的情況下的跨中的面內、面外位移時間歷程曲線以及它們的幅頻曲線。計算結果表明：在

3、四種模型組合情況下，拉索均以單模態(tài)振動為主，且面內振動的幅值約為面外振動的十倍，為拉索安全的主要威脅；拉索的振動幅度隨風速的增大而先增大后減小，隨庫侖阻尼力增大而普遍減小，并且水線的平衡位置也同時發(fā)生變化；在水線質量約為0.16kg/m時水線的計算平衡位置與實驗數據較為接近；但在運動水線的情況下，普遍的最大振動風速有所降低，更容易出現風雨激振現象，但同時運動水線的情況下，拉索的振動幅值也有所降低，這主要是因為水線的振動幅度受到了風力及外

4、部因素的限制，而未能達到如假定般大小。
　　 3.在考慮橋塔的整體振動特性及索橋連接處的邊界條件不完全等同于簡支梁的情況下，研究斜拉橋索-橋-塔耦合參數振動系統的振動特性，并對比性地研究了在橋面正弦激勵、不平順激勵、風雨激勵以及不平順同風雨聯合激勵下的斜拉橋橋塔，拉索和橋面的響應，及其同橋面的初始響應、橋面的剛度與塔的剛度比、索的固有頻率與橋面的固有頻率比等相關參數的關系，同時研究了在拉索受到風雨激勵條件下時的耦合系統的振動特性