[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，我國正處于大跨度懸索橋修建的高潮，而顫振是控制其設(shè)計的一個　　關(guān)鍵問題。本文針對懸索橋頗振分析理論及控制措施進行了系統(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)一氣流整個系統(tǒng)能量平衡的角度進行研究，導(dǎo)出了系統(tǒng)等效阻尼比與能量變化率之間的關(guān)系，推演了計算系統(tǒng)及各階模態(tài)等效阻尼比的理論公式，通過對多座懸索橋的分析，揭示了系統(tǒng)發(fā)生頗振的物理機理。　　 2.進一步發(fā)展復(fù)模態(tài)技術(shù)法，使其能夠處理主梁與主纜振動間的相互禍合，進行全橋三維顫振分析。僅考慮自激力影響，在物理坐標空間中建立了能夠處理結(jié)構(gòu)與氣動雙重非線性效應(yīng)的時程分析法。　　 3.對主梁為扁平鋼箱梁的三座不同結(jié)構(gòu)體系的懸索橋進行顫振分析，結(jié)果表明:若結(jié)構(gòu)對稱，其顫振形態(tài)為對稱位移模式;系統(tǒng)在頗振臨界狀態(tài)主要受第一對稱扭轉(zhuǎn)及低階對稱豎彎模態(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)驗公式預(yù)測所得系統(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)測采用多模態(tài)顫振分析法?！　? 4.對于方案橋施工架設(shè)階段，在結(jié)構(gòu)靜動力特性分析的基礎(chǔ)上，采用對稱、反對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)階段由對稱模態(tài)控制，在后期的某些階段由反對稱模態(tài)控制?？紤]主纜振動效應(yīng)能夠提高系統(tǒng)的顫振穩(wěn)定性，且對早期架設(shè)階段影響較大，對后期架設(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)阻尼比對系統(tǒng)顫振穩(wěn)定性的影響。　　 5.基于準定常氣動力理論和彎扭二模態(tài)禍合顫振的基本原理，從系統(tǒng)氣動阻尼這一角度揭示了氣動翼板抑制橋梁額振的物理機理?；诜嵌ǔ鈩恿碚摵皖澱穹治龅哪芰糠?，建立了考慮翼板影響的全橋三維顫振分析法，用該方法對方案橋進行研究，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措施?！　? 6.針對方案橋架設(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，而后者對方案橋早期架設(shè)階段顫振抑制效果不太顯著。

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