斜拉桥拉索参数振动及减振研究

论文摘要

斜拉索作为斜拉桥的主要受力构件,承受了斜拉桥几乎所有的恒载和活载,由于其具有大柔度、小质量及小阻尼的特点,在外部激励下极易发生多种形式的有害振动。本文主要研究斜拉索的参数振动,开展了以下工作:（1）建立了斜拉桥-索参数振动的理论模型,从理论方面解释参数振动的原因;采用有限元方法建立了单索的有限元模型,并分析了索的倾角、阻尼比等因素对斜拉索振动幅值的影响;（2）开展了斜拉索参数振动试验研究,得到了频率比（激励频率与模态频率之比）与斜拉索振幅的变化规律、发生参数振动的频率比范围、以及参数振动幅值与激励幅值的关系;（3）进行了参数振动的减振试验,利用外加减振阻尼器提高斜拉索的阻尼比,提出了有效防止参数振动的措施;（4）以鄂东长江大桥为背景,建立了该桥整体有限元模型,并对其进行了模态分析,获得了该桥整体模态振型与频率。通过与拉索模态频率对比分析,确定了鄂东大桥最易发生参数振动的拉索,并提出了制振措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 斜拉索振动研究现状
• 1.2.1 理论研究现状
• 1.2.2 实验研究现状
• 1.3 斜拉索振动控制研究现状
• 1.3.1 空气动力学措施
• 1.3.2 机械减振措施
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 参数振动理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 基本力学原理及运动方程的建立
• 2.2.1 D’Alembert原理
• 2.2.2 Hamilton（哈密顿）原理
• 2.2.3 拉索振动方程建立
• 2.3 各种状态下索的运动方程
• 2.3.1 水平张紧索横向振动方程
• 2.3.2 垂直索-桥耦合参数振动方程
• 2.3.3 斜拉索-桥耦合参数振动方程
• 2.4 斜拉桥索-桥耦合参数振动分析
• 2.4.1 拉索振动在桥面引起的力
• 2.4.2 桥面振动引起的拉索参数共振
• 2.4.3 避免发生参数振动的条件
• 2.5 拉索参数振动仿真分析
• 2.5.1 斜拉索参数设定
• 2.5.2 计算结果分析
• 第三章 斜拉索参数振动的试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验设计与数据采集系统
• 3.3 测试方法及结论分析
• 3.3.1 频率及阻尼测试实验
• 3.3.2 一阶线性内共振实验
• 3.3.3 二阶线性内共振实验
• 3.3.4 一阶参数共振实验
• 3.3.5 二阶参数共振实验
• 3.3.6 激励响应频率比与索振动幅值关系
• 3.3.7 索端激励幅值对参数振动的影响
• 第四章 斜拉索减振试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 减振方法及理论依据
• 4.3 实验方案及设备
• 4.4 实验结果分析
• 4.4.1 阻尼测试试验
• 4.4.2 频率测试实验
• 4.4.3 参数振动减振实验
• 第五章 鄂东大桥参数振动研究
• 5.1 引言
• 5.2 斜拉桥的模型理论概述
• 5.2.1 斜拉桥支承方式
• 5.2.2 斜拉桥主梁模型
• 5.2.3 斜拉桥拉索模型
• 5.2.4 斜拉桥主桥和索塔的组合
• 5.2.5 本文所采用的单元
• 5.3 鄂东长江大桥模型的建立
• 5.3.1 鄂东长江大桥简介
• 5.3.2 模型单元参数
• 5.3.3 桥面、塔和墩的连接与边界条件
• 5.4 计算结果分析
• 5.4.1 进行桥梁整体静力分析
• 5.4.2 鄂东大桥结构频率计算结果
• 5.4.3 鄂东大桥拉索振动特性分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文的主要工作及结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读硕士学位期间参加的研究项目和发表的论文）