大跨桥梁抖振反应谱分析

论文摘要

随着桥梁跨径的增大,结构越来越柔,桥梁对风的敏感程度不断提高,桥梁抗风问题将日益突出。本文主要研究自然风引起的桥梁抖振,抖振是由自然风中的脉动成分引起的随机强迫振动,虽然其不会像颤振那样引起灾难性的失稳破坏,但是过大的抖振响应在桥梁施工期间可能危及施工人员和机械的安全,在成桥运营阶段则会带来结构刚度问题影响行人和车辆的舒适性以及造成结构的疲劳破坏,因此应对其引起重视。抖振反应谱理论主要将Davenport理论与Scanlan理论相结合,然后借鉴地震分析中反应谱法的思想,对抖振进行研究的一种方法。本文第一章主要介绍风的基本特性及风对桥梁的作用,简要回顾了桥梁抖振的频域、时域分析方法。第二章主要叙述抖振反应谱理论及精确分析方法。第三章以抖振反应谱理论为基础,从工程应用的角度对其精确分析方法进行了适当的简化,以建立方便工程应用的实用简化计算公式,用简化公式对悬索桥成桥状态及斜拉桥最大双悬臂状态进行抖振响应分析。同时,引入了背景响应影响系数,以考虑背景分量在抖振响应中的贡献。第四章以抖振反应谱理论为基础,观察各种参数的变化对抖振响应及背景响应的影响。分析表明,风速、频率、阻尼比、气动导纳函数的选取以及是否考虑自激力对抖振响应影响较大,背景响应部分在低风速下占有较大比例,对抖振响应进行精确分析时,背景响应部分的影响不可忽略。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 自然风的基本特性
• 1.1.1 平均风特性
• 1.1.2 脉动风的基本特性
• 1.2 风对桥梁的作用
• 1.2.1 风的静力作用
• 1.2.2 风的动力作用
• 1.3 桥梁抗风设计的原则及其研究方法
• 1.4 桥梁结构的抖振分析方法
• 1.4.1 频域分析方法
• 1.4.2 时域分析方法
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 桥梁抖振反应谱理论
• 2.1 地震反应谱的基本理论
• 2.1.1 反应谱的定义
• 2.1.2 多自由度体系的振型叠加
• 2.2 地震反应谱的概念应用到风的抖振反应谱分析
• 2.3 抖振反应谱理论
• 2.3.1 动力微分方程的建立
• 2.3.2 方程的求解
• 2.3.3 气动导数的选取
• 2.3.4 脉动风谱的选取
• 2.4 本章小结
• 第三章 抖振反应谱的实用方法
• 3.1 成桥抖振反应谱的实用方法
• 3.1.1 实用公式
• 3.1.2 计算步骤
• 3.1.3 工程实例
• 3.1.4 风荷载处理
• 3.2 斜拉桥最大双悬臂状态抖振反应谱实用方法
• 3.2.1 实用公式
• 3.2.2 工程实例
• 3.3 本章小结
• 第四章 参数影响分析
• 4.1 参数影响分析
• 4.2 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢