[博士]大跨懸索橋顫振分析理論及控制措施研究

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　　[博士]大跨懸索橋顫振分析理論及控制措施研究　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度：2000　　目前，我國(guó)正處于大跨度懸索橋修建的高潮，而顫振是控制其設(shè)計(jì)的一個(gè)　　關(guān)鍵問(wèn)題。本文針對(duì)懸索橋頗振分析理論及控制措施進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。本文的主要工作有;　　 1.發(fā)展了懸索橋多模態(tài)顫振分析的能量法，從結(jié)構(gòu)一氣流整個(gè)系統(tǒng)能量平衡的角度進(jìn)行研究，導(dǎo)出了系統(tǒng)等效阻尼比與能量變化率之間的關(guān)系，推演了計(jì)算系統(tǒng)及各階模態(tài)等效阻尼比的理論公式，通過(guò)對(duì)多座懸索橋的分析，揭示了系統(tǒng)發(fā)生頗振的物理機(jī)理。　　 2.進(jìn)一步發(fā)展復(fù)模態(tài)技術(shù)法，使其能夠處理主梁與主纜振動(dòng)間的相互禍合，進(jìn)行全橋三維顫振分析。僅考慮自激力影響，在物理坐標(biāo)空間中建立了能夠處理結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)雙重非線性效應(yīng)的時(shí)程分析法?！　? 3.對(duì)主梁為扁平鋼箱梁的三座不同結(jié)構(gòu)體系的懸索橋進(jìn)行顫振分析，結(jié)果表明:若結(jié)構(gòu)對(duì)稱，其顫振形態(tài)為對(duì)稱位移模式;系統(tǒng)在頗振臨界狀態(tài)主要受第一對(duì)稱扭轉(zhuǎn)及低階對(duì)稱豎彎模態(tài)控制，而高階模態(tài)的影響較小;彎扭二模態(tài)頗振分析、二維頗振分析及經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)所得系統(tǒng)頗振臨界風(fēng)速不能保證偏于安全，推薦大跨懸索橋頗振穩(wěn)定性預(yù)測(cè)采用多模態(tài)顫振分析法?！　? 4.對(duì)于方案橋施工架設(shè)階段，在結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力特性分析的基礎(chǔ)上，采用對(duì)稱、反對(duì)稱及二者共同組合三種模態(tài)組合方案，研究了系統(tǒng)顫振臨界風(fēng)速、顫振頻率的發(fā)展情況，結(jié)果表明:系統(tǒng)顫振在早期架設(shè)階段由對(duì)稱模態(tài)控制，在后期的某些階段由反對(duì)稱模態(tài)控制。考慮主纜振動(dòng)效應(yīng)能夠提高系統(tǒng)的顫振穩(wěn)定性，且對(duì)早期架設(shè)階段影響較大，對(duì)后期架設(shè)階段影響較小。此外，還研究了不同主梁扭轉(zhuǎn)剛度、模態(tài)阻尼比對(duì)系統(tǒng)顫振穩(wěn)定性的影響?！　? 5.基于準(zhǔn)定常氣動(dòng)力理論和彎扭二模態(tài)禍合顫振的基本原理，從系統(tǒng)氣動(dòng)阻尼這一角度揭示了氣動(dòng)翼板抑制橋梁額振的物理機(jī)理?；诜嵌ǔ鈩?dòng)力理論和顫振分析的能量法，建立了考慮翼板影響的全橋三維顫振分析法，用該方法對(duì)方案橋進(jìn)行研究，結(jié)果表明:主梁上安裝固定翼板是抑制大跨懸索橋顫振的一種有效氣動(dòng)措施?！　? 6.針對(duì)方案橋架設(shè)階段及成橋狀態(tài)，研究了提高系統(tǒng)顫振穩(wěn)定性的兩種控制措施:主梁與主纜之間安裝加勁拉索和在主梁迎風(fēng)側(cè)配置偏心質(zhì)量。研究結(jié)果表明，前者能夠著提高系統(tǒng)的顫振穩(wěn)定性，而后者對(duì)方案橋早期架設(shè)階段顫振抑制效果不太顯著。

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