[博士]斜拉橋車橋耦合振動及其MTMD振動控制

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內(nèi)容簡介

　　[博士]斜拉橋車橋耦合振動及其MTMD振動控制　　學(xué)科專業(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)處十繁忙的運輸狀態(tài)。交通密度的口益增加、荷載的逐漸加重以及車速的不斷提高，使得車輛與結(jié)構(gòu)的動力相互作用問題越來越受到人們的重視。一方面，移動車輛的動力作用對橋梁結(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)上運行車輛的平穩(wěn)性和安全性又是評價結(jié)構(gòu)動力設(shè)計參數(shù)合理與否的重要考慮因素。因此，對車橋動力禍合系統(tǒng)進行綜合研究，以便對橋梁結(jié)構(gòu)的動力性能和結(jié)構(gòu)上車輛的走行性作出動力分析和評估，進Ifn采取對策減小結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，是合理進行橋梁結(jié)構(gòu)物設(shè)計的工程實際需要，對結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的發(fā)展具有十分重要的理論和實際意義。在教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計劃(2004年)科研項目資助下，本文以一座實際斜拉橋一滬蓉西國道鐵羅坪大橋為研究對象，研究車橋系統(tǒng)動力相互作用及MTMD控制下橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，為鐵羅坪大橋合理設(shè)計提供力學(xué)理論參考?！　? 鐵羅坪大橋主橋為一高墩大跨雙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該結(jié)構(gòu)進行靜力分析，通過調(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)動力特性;同時將橋梁上運行車輛模擬成2軸6自由度目_具有3個質(zhì)量的振動系統(tǒng)并分析其動力特性。通過基十橋面隨機不平的車橋禍合單兀建立包含車輛振動和結(jié)構(gòu)振動的禍合系統(tǒng)，用數(shù)值積分法求解動力學(xué)方程。分別從汽車通過橋梁時的速度、車輛的個數(shù)、車輛的偏載等幾個方面研究了斜拉橋結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)以及乘客的舒適度與車速的關(guān)系。在分析鐵羅坪大橋固有振動基礎(chǔ)上，確定結(jié)構(gòu)跨中動撓度的控制振型，將汽車荷載作為對主橋結(jié)構(gòu)的隨機激勵，建立結(jié)構(gòu)振動控制振型坐標(biāo)和MTMD構(gòu)成的新系統(tǒng)動力平衡方程，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，由主橋跨中動撓度為控制目標(biāo)設(shè)計了MTMD，進}fn研究了MTMD抓‘制下車橋系統(tǒng)的動力響應(yīng)。計算結(jié)果表明，在隨機不平順橋面條件下，MTMD能夠有效減小結(jié)構(gòu)對汽車荷載激勵的動力響應(yīng)。　　 車橋禍合動力相互作用及其控制研究領(lǐng)域雖然還有許多問題需要探討，但它的研究和應(yīng)用有著光明的未來，其巨大的經(jīng)濟效益和社會效益已初見成效。可以預(yù)見，經(jīng)過廣大科研工作者的不懈努力，車橋動力相互作用的研究成果更好地應(yīng)用十工程設(shè)計，Ifn結(jié)構(gòu)控制技術(shù)會以它獨有的魅力在結(jié)構(gòu)的防振減災(zāi)中發(fā)揮口益重要的作用。

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