基于有理函数的大跨度斜拉桥抖振时域分析

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1、国内图书分类号：U447密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文基于有理函数的大跨度斜拉桥抖振时域分析（四川省青年基金项目，编号：2016JQ0005）（国家自然科学基金面上项目，编号：51578471）年级2015级姓名范骏鹏申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师黄国庆教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:U447U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisTIMEDOMAINBUFFETINGANALYSISOFLONG-

2、SPANCABLE-STAYEDBRIDGESBASEDONRATIONALFUNCTIONS(SupportedbyYouthFoundationofSichuanProvince,GrantNo:2016JQ0005)(SupportedbyNationalScienceFoundationofChina,GrantNo:51578471)Grade：2015Candidate：FanJunpengAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：ArchitectureandCivilE

3、ngineeringSupervisor：Prof.HuangGuoqingMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着经济的快速增长和建桥水平的不断提高，现代大跨度桥梁的跨径记录不断地被刷新。跨度的增大使得桥梁结构趋于轻柔，阻尼减少，对风的作用更加敏感，桥梁的风致振动问题日益突出。脉动风引起的抖振实际上是一种限幅振动，抖振虽然不会导致结构产生毁灭性的破坏，但由于它发生的频率较高，风速相对较低，会导致结构的功能性障碍，如引起构件疲劳，影响行车舒适度等，因此抖振分析已成为桥梁抗风分析中日益重要的课题。本文以苏通大

4、桥为例，在时域内分别采用两种不同的方法研究了大跨度斜拉桥的抖振响应，主要所做的工作有：（1）介绍了斜拉桥的特点和发展历程，指出了大跨度桥梁的抗风问题，并简要回顾了桥梁风致振动问题的研究概况。（2）将斜拉桥的三维脉动风场合理简化为桥塔沿横桥向及主梁沿横桥向、竖向的多个独立的一维线状随机风速场，并运用谐波合成法模拟了主梁和桥塔的脉动风速时程。（3）在ANSYS平台上进行了苏通大桥的抖振时域分析，其中风荷载被处理为静风力、抖振力和自激力三部分，自激力采用ANSYS软件中的MATRIX27单元进行模拟。（4）基于有理函数对自激力进行了

5、时域化处理，在模态坐标下使用两种不同的状态空间模型计算了苏通大桥的抖振响应。并针对苏通大桥分别探讨了自激力和气动导纳对桥梁抖振响应的影响。关键词：大跨度斜拉桥；随机模拟；抖振响应；时域分析；有理函数；状态空间法西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththeincreasingdevelopmentofthenationaleconomyandthecontinuousimprovementofthelevelofbridgeconstruction,thespanrecordofmodernlong-sp

6、anbridgesisconstantlybeingrefreshed.Theincreaseofspanmakesthebridgesofter,lessdamping,moresensitivetotheeffectsofwind,andtheproblemofwind-inducedvibrationofthebridgeisincreasinglyprominent.Buffetingcausedbystochasticwindisalimitingvibration.Althoughbuffetingdoesnotc

7、ausethedestructionofstructure,duetoitshighfrequencyofoccurrence,thewindspeedisrelativelylow,whichcanleadtostructuralfunctionalobstaclessuchascausingfatiguefailureofstructure,affectingdrivecomfort,etc.,sobuffetinganalysishasbecomeanincreasinglyimportantissueinbridgew

8、indresistanceanalysis.InthisthesistakingtheSuTongYangztebridgeasanexample,thebuffetingresponseoflong-spancable-stayedbridgesisstudiedintwo