超高平桥远距离柔性附着非线性动力学研究

论文摘要

随着电力工业的迅速发展,单机容量不断增大,用于冷却循环水的大型双曲冷却塔直径已达到80m,塔体也已达到200m。冷却塔纵剖面为双曲线,半径随着高度的不同而变化,因其与一般的建筑相比有显著的特点,也就决定了其施工设备的特殊性。本课题为“十一五”规划课题,主要以建造冷却塔的专用施工设备液压顶升平桥为研究对象,对平桥的柔性附着结构进行非线性动力学研究。在建造电厂冷却塔的过程中,当平桥高度超过独立高度时,利用钢丝绳将桥身与冷却塔筒壁相连的柔性附着方式对平桥进行附着升高。本文通过柔性附着体系的力学特性,建立桥身附着节点变形的数学模型,从而确定远距离柔性附着钢丝绳预紧力的合理取值范围。针对提出的附着方案进行钢丝绳振动参数、平桥桥身自振特性的研究,完成平桥柔性附着计算软件的设计。在远距离柔性附着方案中,将桥身视为刚性支座连续梁,利用三弯矩方程求得各附着点支反力,由支反力和钢丝绳规格数据得到钢丝绳预紧力与桥身附着点变形的非线性关系方程,提出钢丝绳预紧力的合理值。根据桥身附着点作用力与空间线位移和角位移的关系,采用梁单元矩阵位移法建立桥身正则方程,由该正则方程采用迭代数值计算法求解桥身附着节点的位移、各钢丝绳的变形量和工作拉力。根据节点位移确定桥身振动方程,由此求得平桥系统的动力特性(频率和振型)。在以上分析和研究的基础上,本文以VB2006和Matlab7.0作为程序设计语言,开发了平桥柔性附着计算软件系统,该软件系统具有存储及打印数据的功能,满足初步设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 柔性附着技术的国内外研究现状
• 1.2.2 柔性附着非线性动力学的研究现状
• 1.3 研究目的与意义
• 第2章 附着钢丝绳预紧力合理值的确定
• 2.1 钢丝绳计算理论
• 2.1.1 钢丝绳静力模型
• 2.1.2 钢丝绳的变形协调方程
• 2.2 钢丝绳节点所受载荷
• 2.3 桥身载荷分析
• 2.4 钢丝绳预紧力合理范围的确定步骤
• 2.5 实例计算
• 2.5.1 确定刚性支座弯矩及支座反力
• 2.5.2 钢丝绳型号的确定
• 2.5.3 钢丝绳预紧力合理范围的确定
• 2.6 小结
• 第3章 柔性附着钢丝绳的动力特性分析
• 3.1 钢丝绳的动力学模型及特征
• 3.1.1 钢丝绳的自由振动
• 3.1.2 钢丝绳动力学行为的拟线性化分析
• 3.2 钢丝绳的振动类型
• 3.2.1 钢丝绳平面外振动
• 3.2.2 钢丝绳平面内振动
• 3.2.3 钢丝绳弦向振动
• 3.3 小结
• 第4章 桥身动力特性分析
• 4.1 柔性附着结构的变形与载荷平衡
• 4.1.1 钢丝绳变形与桥身节点位移
• 4.1.2 钢丝绳变形与节点荷载的平衡
• 4.2 桥身的单元刚度方程
• 4.3 桥身正则方程
• 4.4 求解桥身的自由振动
• 4.5 实例计算
• 4.6 小结
• 第5章 平桥柔性附着计算软件系统
• 5.1 系统的实现过程
• 5.1.1 软件系统的基本目标
• 5.1.2 系统的开发环境
• 5.1.3 VB与Matlab混合编程
• 5.2 计算系统框图
• 5.3 界面功能简介
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢