斜拉索振动的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要斜拉桥外型美观、经济，是大跨桥梁的首选桥型，斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一，由于拉索的大柔度、小质量和小阻尼等特点，拉索振动除了会引起索的疲劳破坏，还会造成行人对桥梁安全性的怀疑。因此拉索的振动机理的研究是一个具有重要工程意义的课题。本文首先介绍了多种斜拉索的自振计算理论，然后在既有研究的基础上，考虑斜拉索的重力在弦向的分量对斜拉索非线性振动的影响，建立了拉索的非线性自由振动方程，采用伽辽金法把偏微分方程转化为常微分方程，运用摄动法求得该方程的近似解，制定了相应的数值计算方法，编制了求解非线性微分方程的计算机

2、程序，与理论解进行了比较。研究了考虑索力变化影响后拉索的振动特性，采用了更精确的函数来逼近垂度悬链线，解决了考虑重力在弦向的分量时，用抛物线来逼近垂度悬链线时的精度不足的问题。利用VisualC++开发了斜拉索自振的windows程序Cabvib，程序采用继承机制进行结构对象描述，采用多段杆单元模拟斜拉索，通过算例验证程序的正确性。采用有限元分析软件Midas建立模型，对斜拉桥进行了在地震作用下的时程分析，通过振型叠加法，取用E1．Centro地震波以纵向+竖向+横向的方式进行地震动输入，并分别计算了在八度地震烈度的地震作用下和九度地震烈度的地震作用

3、下的响应，提取了斜拉索锚固点的加速度时程。通过大型通用有限元软件Ansys建立斜拉索的有限元模型，进行了斜拉索在锚固点的加速度作用下的线性和非线性时程分析，从而得到了斜拉索在地震作用下的线性和非线性动力响应，并加以比较，得到相关的结论。关键词：斜拉桥；斜拉索；非线性；振动；时程分析；地震响应西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页ABSTRACTThevibrationbetaviorofinclinedcableisstudiedinthisthesis．Inclinedcablearemosteasilypronetoexhibitvibratio

4、noflargeamplitudethatmaybeexcitedbyenvironmentalexcitation．Becauseofthesmallmass，largeflexibilityandsmalldamping，fatiguefailureandlargeeconomiclossmayoccurduetochangeofdestroyedinclinedcables．Ontheotherhand，thevibrationoflargeamplitudecallalsomakepassers-byworryaboutthesafetyof

5、thebridge．Sothestudyofcablevibrationmechanismhasimportantengineeringsignificance．Thecalculationtheoriesofcablevibrationarealsointroducedinthethesis．Takingintoaccounttheeffectofthechordcomponentofthegravityinthenonlinearvibrationofcables，thenonlinearequationsofmotionforallinclin

6、edcablearedeveloped．Galerkin’Smethodisusedtoconvertthenonlinearpartialdifferentialequationsintoordinarydifferentialequations．Theapproximatesolutionoftheequationsisobtainedwithperturbationmethod．Developthecorrespondingnumericalmethod，andcompilethecomputerprogramforsolvingnonline

7、ardifferentialequations．Amoreprecisefunctionischosentoapproximatethecatenarysag．Aprogramaboutthecablevibrationisdevelopedunderwindowssystem．ThebasicmethodsoftheprogramdesignaboutFiniteElementMethodusingobject-orientedprogrammingisexplored．Inthewindowsprogram，agreatmanytrusselem

8、entsisusedtorepresentacable,andstructuralobjectisdesig