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《大跨度橋梁斜拉索的參數(shù)振動及索力識別研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、國內(nèi)圖書分類號：TU279.7+44/TU317+.1學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：624密級：公開工學(xué)博士學(xué)位論文大跨度橋梁斜拉索的參數(shù)振動及索力識別研究博士研究生：李鳳臣導(dǎo)師：田石柱教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：土木工程所在單位：土木工程學(xué)院答辯日期：2009年12月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TU279.7+44/TU317+.1U.D.C:624DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringPARAMETRICVIBRATIONANDCABLEFORCEINDEN
2、TIFICATIONOFSTAYINGCABLEOFLARGE-SPANBRIDGESCandidate：LiFengchenSupervisor：Prof.TianShizhuAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：December,2009Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnolo
3、gy摘要摘要隨著斜拉橋跨度的不斷增大，斜拉索變得越來越長(蘇通大橋最長拉索已達(dá)到580m)，因此為保證整個橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性以及延長橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命，拉索的振動問題越來越引起各國學(xué)者的高度重視。本文針對可能引起拉索大幅振動的參數(shù)振動問題，以理論分析、模型試驗和實際工程應(yīng)用相結(jié)合的方法，深入系統(tǒng)的研究了大跨度橋梁斜拉索的參數(shù)振動及索力測識別問題。本文的研究內(nèi)容具體包括以下幾個部分首先在不考慮拉索傾角的情況下，分別建立了水平拉索的索-橋非耦合以及索-橋耦合兩種參數(shù)振動模型。采用Galerkin法對兩種參數(shù)振動模型的微分方程進(jìn)行解耦并考慮前兩階模態(tài)
4、組合的影響，通過多尺度法對振動方程近似求解分析，討論模型的內(nèi)共振響應(yīng)特性，并利用數(shù)值方法模擬兩種模型下，拉索在各共振頻點處發(fā)生內(nèi)共振的位移響應(yīng)特性及索力時程變化規(guī)律。研究表明：拉索的第一階模態(tài)在內(nèi)共振頻點2:1和1:1處發(fā)生大幅“拍”振，而第二階模態(tài)則僅在2:1處發(fā)生大幅“拍”振，理想激勵下的索-橋非耦合模型，由于端部有外界能量的不斷輸入，使其較索-橋耦合模型的位移響應(yīng)較大，且衰減較慢。在考慮拉索傾角影響的情況下，建立了斜拉索在理想激勵下的索-橋非耦合模型，以及在非理想激勵下的索-橋耦合和索-橋-塔耦合的參數(shù)振動模型，然后對三種模型振動微分方程做無量
5、綱化推導(dǎo)，并利用多尺度法進(jìn)行近似求解分析，最后結(jié)合數(shù)值模擬方法對耦合方程組進(jìn)行數(shù)值求解。討論了拉索發(fā)生參數(shù)振動的起振時間，對比不同長度拉索發(fā)生參數(shù)振動的頻比范圍，并進(jìn)行參數(shù)分析。重點針對索-橋-塔耦合模型進(jìn)行討論分析，在三者共同參與耦合振動的情況下，當(dāng)橋面與拉索的頻率滿足參數(shù)振動頻比關(guān)系2:1時，即系統(tǒng)發(fā)生1:2:1或2:2:1內(nèi)共振時，振動在持續(xù)一段時間后將發(fā)散；而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生1:1:1或2:1:1內(nèi)共振時，拉索、橋塔和橋面位移同時出現(xiàn)耦合“拍”振的情況，且橋面和橋塔的振動位移與遠(yuǎn)大于初始位移條件，系統(tǒng)各部分都被完全激勵起來。除了將橋面激勵簡化為理想
6、激勵和彈簧-質(zhì)量塊耦合系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)振動研究外，建立斜拉橋索-梁組合結(jié)構(gòu)的非線性振動模型，進(jìn)一步研究索-梁耦合模型下斜拉索的參數(shù)振動問題。同樣利用多尺度法對無量綱形式的耦合振動微分方程組進(jìn)行近似求解分析，并探討該模型的內(nèi)共振響應(yīng)特性，最后結(jié)合數(shù)值模擬方法，討論索-梁耦合模型在各內(nèi)共振頻比點下的動力響應(yīng)規(guī)律。研究表-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文明：在梁初始位移條件較大的情況下，當(dāng)滿足ω=2和ω=1兩種頻比關(guān)系bb時，拉索都發(fā)生大幅“拍”振，但在梁初始位移較小的情況下，當(dāng)滿足ω=2b的頻比關(guān)系時，小幅激勵仍然引起拉索的大幅“拍”，由此說明即便是橋面梁
7、的微幅振動，也將引起斜拉索的大幅振動。在對考慮索-梁組合結(jié)構(gòu)的參數(shù)振動模型研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行支座激勵下斜拉索的參數(shù)問題研究。支座的位移激勵方向與斜拉索軸向成一定的夾角，有別于理想軸向激勵和將橋面簡化為彈簧-質(zhì)量塊的參數(shù)振動問題。建立了斜拉索在端部支座激勵下的非線性振動模型，利用多尺度法對無量綱形式的振動微分方程進(jìn)行近似求解，通過討論可知，支座激勵頻率除了單獨或同時與斜拉索頻率滿足內(nèi)共振頻比關(guān)系時將引起拉索的大幅振動外，當(dāng)支座激勵頻率的組合滿足ωω±=0、ωω±=1和ωω±=2關(guān)系時，也將引起拉索的大幅振BABABA動，尤其是滿足參數(shù)共振時的共振響應(yīng)更
8、大。為了進(jìn)一步認(rèn)識支座激勵下斜拉索的參數(shù)振動問題，進(jìn)行了室內(nèi)斜拉索模型在支座激勵下的參數(shù)振動試驗研究。利用作
