大跨度懸索橋自振特性及列車過橋響應的研究.pdf

1、大跨度懸索橋是跨越海峽及大江大河的重要橋型，它的剛度和振動問題是控制其在鐵路上應用的關(guān)鍵。同時，懸索橋的動力特性是對其進行動力分析的基礎(chǔ)，基于能量原理的近似計算是初步設(shè)計階段計算動力特性的一種有效方法。然而動力特性的影響因素眾多，所以有必要尋找合適的近似計算公式并分析設(shè)計參數(shù)的影響。
　　 論文首先回顧了單跨懸索橋自由振動的線性微分方程，并得到方程的無量綱形式。無量綱振動方程表明，單跨懸索橋動力特性由主纜垂度和幾個無量綱參數(shù)決定

2、，即主纜的彈性拉伸參數(shù)、加勁梁關(guān)于主纜的相對剛度及恒載空間分布系數(shù)。然后通過無量綱方程的數(shù)值求解分析了無量綱參數(shù)對于動力特性的影響。
　　 對于單跨懸索橋和三跨連續(xù)加勁梁懸索橋，回顧了常用的動力特性計算公式，并推導了橫向撓曲固有振動及豎彎、縱漂耦合振動頻率計算公式，它們考慮了吊索傾斜引起的加勁梁重力勢能。通過5座單跨懸索橋和3座三跨連續(xù)懸索橋的算例，驗證計算公式的精度并分析各公式的誤差來源。通過近似公式和有限元模型分析，討論了設(shè)

3、計參數(shù)對懸索橋動力特性的影響，包括垂跨比、加勁梁剛度、恒載集度、邊中跨比，以及CFRP主纜、中央扣、連續(xù)加勁梁的影響。另外，分析了單跨懸索橋扭彎頻率比的影響因素。
　　 針對某跨海峽公鐵兩用懸索橋，利用有限元建模研究了列車過橋時橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應，包括加勁梁、橋塔、主纜及吊索的動力響應時程曲線、包絡圖及動力放大系數(shù)。將移動列車模型考慮為移動荷載或移動質(zhì)量，討論了列車移動速度、列車慣性對于結(jié)構(gòu)動力響應的影響。
　　 本文的

4、研究工作表明:對于大跨度、單跨懸索橋的工程實際，豎向振動基頻受主纜彈性參數(shù)及加勁梁豎向相對剛度的影響較小，扭轉(zhuǎn)振動基頻受主纜彈性參數(shù)的影響遠小于加勁梁扭轉(zhuǎn)相對剛度，假設(shè)扭轉(zhuǎn)一階對稱振型為半波正弦曲線帶來的誤差很小;跨徑（主纜垂度）是懸索橋動力特性的最主要的因素;恒載空間分布系數(shù)和加勁梁相對剛度對于扭彎頻率比起決定作用;三跨連續(xù)加勁梁懸索橋的低階固有振動仍以主跨的纜、梁共同振動為主，邊跨的約束作用主要與邊中跨比、加勁梁相對剛度有關(guān);除了橫