[博士]大跨悬索桥颤振分析理论及控制措施研究

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内容简介

　　[博士]大跨悬索桥颤振分析理论及控制措施研究　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位：博士 　　学位授予单位：西南交通大学　　学位年度：2000　　 目前，我国正处于大跨度悬索桥修建的高潮，而颤振是控制其设计的一个　　 关键问题。本文针对悬索桥颇振分析理论及控制措施进行了系统、深入的研究。本文的主要工作有;　　 1.发展了悬索桥多模态颤振分析的能量法，从结构一气流整个系统能量平衡的角度进行研究，导出了系统等效阻尼比与能量变化率之间的关系，推演了计算系统及各阶模态等效阻尼比的理论公式，通过对多座悬索桥的分析，揭示了系统发生颇振的物理机理。　　 2.进一步发展复模态技术法，使其能够处理主梁与主缆振动间的相互祸合，进行全桥三维颤振分析。仅考虑自激力影响，在物理坐标空间中建立了能够处理结构与气动双重非线性效应的时程分析法。　　 3.对主梁为扁平钢箱梁的三座不同结构体系的悬索桥进行颤振分析，结果表明:若结构对称，其颤振形态为对称位移模式;系统在颇振临界状态主要受第一对称扭转及低阶对称竖弯模态控制，而高阶模态的影响较小;弯扭二模态颇振分析、二维颇振分析及经验公式预测所得系统颇振临界风速不能保证偏于安全，推荐大跨悬索桥颇振稳定性预测采用多模态颤振分析法。　　 4.对于方案桥施工架设阶段，在结构静动力特性分析的基础上，采用对称、反对称及二者共同组合三种模态组合方案，研究了系统颤振临界风速、颤振频率的发展情况，结果表明:系统颤振在早期架设阶段由对称模态控制，在后期的某些阶段由反对称模态控制。考虑主缆振动效应能够提高系统的颤振稳定性，且对早期架设阶段影响较大，对后期架设阶段影响较小。此外，还研究了不同主梁扭转刚度、模态阻尼比对系统颤振稳定性的影响。　　 5.基于准定常气动力理论和弯扭二模态祸合颤振的基本原理，从系统气动阻尼这一角度揭示了气动翼板抑制桥梁额振的物理机理。基于非定常气动力理论和颤振分析的能量法，建立了考虑翼板影响的全桥三维颤振分析法，用该方法对方案桥进行研究，结果表明:主梁上安装固定翼板是抑制大跨悬索桥颤振的一种有效气动措施。　　 6.针对方案桥架设阶段及成桥状态，研究了提高系统颤振稳定性的两种控制措施:主梁与主缆之间安装加劲拉索和在主梁迎风侧配置偏心质量。研究结果表明，前者能够著提高系统的颤振稳定性，而后者对方案桥早期架设阶段颤振抑制效果不太显著。

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