大跨度斜拉钢管混凝土拱桥动力学及拉索振动研究

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1、学校代号：10532学号：S03012002密级：湖南大学硕士学位论文大跨度斜拉钢管混凝土拱桥动力学及拉索振动研究堂焦虫垣厶蛙名!拯担基昱匝丝名题里握：壑丛主熬援埴歪皇焦；±丕工捏堂瞳童些垂盐；监望皇瞳道』捏——迨塞逞窒旦塑12Q竖生4目2Q耳迨塞答整旦期：2Q业望§旦13目簦避委旦金圭显!显篮建熬攫摘要大跨斜拉钢管混凝土拱桥作为一种新型的组合结构桥梁，由于结合了斜拉桥和拱桥的优点，已经运用到实际工程中，但其理沧研究才刚刚起步，大跨斜拉拱桥与大跨拱桥、斜拉桥一样，是一种柔性结构，应该重视其动力问题，地震、风振、车振等动力问题是该类桥梁所无法回避的，尤其是斜拉拱桥的主要承力构件之一的斜拉索

2、，由于其大柔度、小质量和小阻尼等特点，极易发生振动，准确分析斜拉拱桥及斜拉索的动力特性是斜拉拱桥设计的重要工作之一。本文以正在修建的某斜拉俐管混凝土拱桥(湘潭市湘江四大桥)为背景，运用通用有限元软件ANSYS对其进行动力分析，主要开展了如下的工作：1、建立斜拉拱桥空间有限元模型进行自振特性分析，并对钢管混凝土拱桥、斜托提篮钢管混凝土拱桥和斜拉钢管混凝土拱桥的自振特性进行了对比分析。对斜拉拱桥自振特性进行参数分析，分别考虑了不同规范、含钢率、拱肋钢管直径、混凝土弹性模量、横撑布置、拱肋段混凝土长度、吊杆形式对自振特性的影响，最后考虑了斜拉索局部振动对自振特性的影响。2、应用动态时程方法对斜

3、拉钢管混凝土拱桥在一维及二维地震荷载输入下的地震响应性能进行了分析，讨论了竖向地震分量对地震响应性能的影响，对斜拉钢管混凝土拱桥进行了抗震性能评价。3、首先利用有限元分析方法，得出了斜拉索发生参数共振的可能，然后建立了斜拉拱桥拉索一桥面耦台参数振动模型，即索一梁组合结构模型，推导了索一梁组合结构非线性运动方程，利用多尺度方法研究斜拉索的参数共振和亚谐波共振，并对稳态解的稳定性进行了分析。最后对斜拉索参数共振和亚谐波共振进行数值模拟，得到不同阻尼及不同初始条件下的拉索时间历程曲线。关键词：斜拉钢管混凝土拱桥；自振特·

4、生；地震响应；斜拉索：参数共振AbstractBecauseunifle

5、dthecable-stayedbridgeandthearchedbridgemerit．thelong-spancable-stayedconcretefilledsteeltubular(CFST)archbridgewhichisanew—typecompositebridgehasalreadyutilizedintheactualproject．Butitsfundamentalresearchonlythenjuststarted．Asthesameasthecable—stayedbridgeandthelong—spanarchedbridge，thecable—sta

6、yedCFSTarchbridgeisaflexibilitystructure．Accordingly，theproblemofdynamical，suchasseismicresponse，windinducedvibration，coupleddynamicalvibrationbetweenbridgeandvehicleshouldnotbeignored．Especially，staycable，whichisoneofthemaincomponentsincable—stayedCFSTarchbridge，issusceptibletoenvironmentandtraf

7、ficexcitationsbecauseofitsflexible，lowdampingsmallweight，thenthesignificantvibrationisinduced．Theaccurateanalysisofthedynamiccharacteristicsofcable-stayedCFSTarchbridgeisveryimportantforthedesignofthistypebridge．Inthisthesis，takingtheexampleofsomecable—stayedCFSTarchbridge(theFourthbridgeoverXian

8、gjiangRiverinXiangtancity)，withthehelpofANSYS，oneuniversalFEMsoftware，authoranalyzeitsdynamicbehaviorsandabstractitasfollows：1．Establish3-Dfiniteelementmodelofthiswholebridge，calculateitsdynamiccharacteristics，besides，