斜拉桥索-梁耦合振动非线性分析

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1、TheNonlinearAnalysisofCable—beamCoupledVibrationofCable—stayedBridgebySHILiqunAthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringlnStructuralEngineeringlnCentralSouthUniversityofForestryandTechnology498ShaoshanSouthRoad，Tianxi

2、nDistrictChangshaHunan410004，P．R．CHINASupervisorProfessorCHENZiliMay,2011中南林业科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品，也不包含为获得中南林业科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

3、作者签名：舌砭辟厶’、年f月如日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权中南林业科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密∥(请您在以上相应方框打“作者签名：帚它芦隼导师签名：2Q、、年s月汐日年r月徊J硕+学何论文斜拉桥的索一梁耦合振动1卜线性分析摘要在

4、大跨度斜拉桥结构中，斜拉桥具有大柔度、小质量和小阻尼等特点，极易在各种激励状态下发生非线性振动。研究表明，由于桥面振动而激发的拉索横向振动的频率接近于桥面某一阶频率的一半时，拉索将可能产生自激共振现象。斜拉桥中索和梁的振动表现为较强的耦合性，拉索和桥面的这种耦合振动特性表现为非线性特性。全文共分为五章，主要内容如下：1、对斜拉桥的索一梁的参数振动的研究背景、研究现状以及本文的工作进行总体介绍；2、从弦的动量方程出发，建立了悬索的三维非线性动力学方程和基于悬索静态挠曲线的悬索平面非线性动力学方程，并考虑了支座位移影响，建

5、立了基于悬索静态挠曲线的具有支座位移的悬索平面非线性动力学方程。通过伽辽金方法得到了斜拉桥索的各阶线性频率计算公式；3、通过假设模态法建立多个有限广义坐标动力学方程，得到梁的质量和刚度矩阵(％)，(～)，为梁的非线性分析提供了必要的基础；建立了索一梁的耦合振动方程，采用林滋泰德一庞加莱摄动法得到马蒂厄(E．Mathieu)函数和马蒂厄特征函数。通过算例，得到了斜拉桥的索一梁耦合振动稳定图。4、采用通用软件Ansys对简化的斜拉桥模型进行了动力特性分析。利用ANSYS软件对斜拉桥索、梁和塔进行模态分析，确定了斜拉桥前20

6、阶频率，得到振动模态图，求得了整个系统的动力响应，以此来评价整个系统的振动特性。这是斜拉索假设模态法求解的基础。5、对前面章节进行总结。。本文研究表明，当索的激励频率等于2倍梁固有频率时，系统运动不稳定，出现1／2次亚谐波共振；当索的激励频率等于梁固有频率时，系统运动不稳定，出现主共振现象。索的激励频率等于I／2倍梁的固有频率，系统运动不稳定，出现2次超谐波共振。关键词：斜拉索：振动；非线性；参数；马蒂厄函数；稳定图硕十学位论文斜拉桥的索一梁耦合振动1卜线性分析AbstractThecable-stayedbridge

7、swithlongspancable-stayedhavesomefeatures，suchaslargeflexibility，smallmassandlightdamping,easilyOccurnonlinearvibrationunderavarietyofexcitationstates．Researchshowsthattheself-excitedresonancephenomenonofcablesmaybeoccurred，whenthelateralvibrationfrequenciesofth

8、ecablesgeneratedbythebridgedeckvibrationclosetothehalfvalueofsomebridgedeckfrequency．111ecoupledvibrationbetweenthecableandthebeamofcable-stayedbridgeisstron苜ynonline