[博士]斜拉橋車(chē)橋耦合振動(dòng)及其MTMD振動(dòng)控制

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　　[博士]斜拉橋車(chē)橋耦合振動(dòng)及其MTMD振動(dòng)控制　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：華中科技大學(xué)　　學(xué)位年度：2006　　 隨著交通事業(yè)和現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)處十繁忙的運(yùn)輸狀態(tài)。交通密度的口益增加、荷載的逐漸加重以及車(chē)速的不斷提高，使得車(chē)輛與結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。一方面，移動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)力作用對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物的工作狀態(tài)和使用壽命產(chǎn)生直接影響;另一方面，橋梁結(jié)構(gòu)上運(yùn)行車(chē)輛的平穩(wěn)性和安全性又是評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)動(dòng)力設(shè)計(jì)參數(shù)合理與否的重要考慮因素。因此，對(duì)車(chē)橋動(dòng)力禍合系統(tǒng)進(jìn)行綜合研究，以便對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能和結(jié)構(gòu)上車(chē)輛的走行性作出動(dòng)力分析和評(píng)估，進(jìn)Ifn采取對(duì)策減小結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，是合理進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)的工程實(shí)際需要，對(duì)結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的發(fā)展具有十分重要的理論和實(shí)際意義。在教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃(2004年)科研項(xiàng)目資助下，本文以一座實(shí)際斜拉橋一滬蓉西國(guó)道鐵羅坪大橋?yàn)檠芯繉?duì)象，研究車(chē)橋系統(tǒng)動(dòng)力相互作用及MTMD控制下橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，為鐵羅坪大橋合理設(shè)計(jì)提供力學(xué)理論參考?！　? 鐵羅坪大橋主橋?yàn)橐桓叨沾罂珉p塔雙索面混凝土斜拉結(jié)構(gòu)，論文采用有限兀非線性分析理論和方法對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，通過(guò)調(diào)整斜拉索張拉力建立結(jié)構(gòu)合理的初始成橋狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上，研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性;同時(shí)將橋梁上運(yùn)行車(chē)輛模擬成2軸6自由度目_具有3個(gè)質(zhì)量的振動(dòng)系統(tǒng)并分析其動(dòng)力特性。通過(guò)基十橋面隨機(jī)不平的車(chē)橋禍合單兀建立包含車(chē)輛振動(dòng)和結(jié)構(gòu)振動(dòng)的禍合系統(tǒng)，用數(shù)值積分法求解動(dòng)力學(xué)方程。分別從汽車(chē)通過(guò)橋梁時(shí)的速度、車(chē)輛的個(gè)數(shù)、車(chē)輛的偏載等幾個(gè)方面研究了斜拉橋結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)以及乘客的舒適度與車(chē)速的關(guān)系。在分析鐵羅坪大橋固有振動(dòng)基礎(chǔ)上，確定結(jié)構(gòu)跨中動(dòng)撓度的控制振型，將汽車(chē)荷載作為對(duì)主橋結(jié)構(gòu)的隨機(jī)激勵(lì)，建立結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制振型坐標(biāo)和MTMD構(gòu)成的新系統(tǒng)動(dòng)力平衡方程，由此推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)控制振型坐標(biāo)的幅頻響應(yīng)表達(dá)式。分析了MTMD的平均阻尼比、頻率間距、廣義質(zhì)量比、數(shù)量、布置間距與控制振型坐標(biāo)幅值的關(guān)系，給出了確定 MTMD各參數(shù)的具體步驟，由主橋跨中動(dòng)撓度為控制目標(biāo)設(shè)計(jì)了MTMD，進(jìn)}fn研究了MTMD抓‘制下車(chē)橋系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)。計(jì)算結(jié)果表明，在隨機(jī)不平順橋面條件下，MTMD能夠有效減小結(jié)構(gòu)對(duì)汽車(chē)荷載激勵(lì)的動(dòng)力響應(yīng)?！　? 車(chē)橋禍合動(dòng)力相互作用及其控制研究領(lǐng)域雖然還有許多問(wèn)題需要探討，但它的研究和應(yīng)用有著光明的未來(lái)，其巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益已初見(jiàn)成效?？梢灶A(yù)見(jiàn)，經(jīng)過(guò)廣大科研工作者的不懈努力，車(chē)橋動(dòng)力相互作用的研究成果更好地應(yīng)用十工程設(shè)計(jì)，Ifn結(jié)構(gòu)控制技術(shù)會(huì)以它獨(dú)有的魅力在結(jié)構(gòu)的防振減災(zāi)中發(fā)揮口益重要的作用。

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