大跨度斜拉桥拉索的振动与控制

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1、浙江大学博士学位论文大跨度斜拉桥拉索的振动与控制姓名：汪至刚申请学位级别：博士专业：结构工程指导教师：孙炳楠2000.7.1浙江大学博士学位论文人跨度斜拉桥拉索的振动与控制摘要斜拉桥拉索由于其大柔度、小质量及小阻尼的特性，成为一种极易发生振动的构件，因此研究大跨度斜拉桥拉索的振动与控制是很有意义的。本文针对斜拉桥拉索的振动机理及控制方法进行了研究与分杉b(主要做了以下工作。总结了各国学者对拉索风雨振动所做的实验与理论研究，对拉索风雨振动中的二次轴向流进行分析，认为其对拉索的作用如同机翼中的低基底射流率的作用。另外对拉索表面上下雨流的作用提出了拟弯扭双自由度驰振的思想，建

2、立拟弯扭双自由度驰振的平衡方程并进行了分析。从标准弦线方程出发，对一个简化的力学模型建立了拉索振动微分方程，并进行数值计算分析。然后以此计算结果为基础，建立了一个较为精确的拉索参数振动力学模型，利用Hamilton原理，对本模型建立振动微分方程，在该方程中考虑了由拉索倾斜而导致的初挠度对拉索振动的影响，给出了在有初挠度情况下拉索参数振动的稳定区间。针对振型迭加法只能对拉索的一阶振型进行分析的缺点，又应用了差分法与Laplace变换相结合的方法对拉索的振动进行计算和分析。设计了用于控制拉索参数振动的质量阻尼器，通过数值计算分析，该阻尼器对拉索的参数振动的控制效果是十分理想

3、的。对拉索振动的控制方法进行了总结和研究，其中包括空气动力学措施与机械措施，对斜拉桥拉索振动控制的工程设计具有很好的指导意义。对拉索的被动控制用准最优控制的理论进行了分析，首先建立了拉索的三维非线性有限元方程，并从该方程出发建立准最优控制的状态方程，从而得到拉索被动控制的最优阻尼器阻尼系数，并从阻尼器的安装位置、拉索的初挠度等参数分析了阻尼器的作用訇～关键词：斜拉桥：拉索；振动控制；风雨振动：参数振动；被动控制。浙江大学博士学位论文太跨度斜拉桥拉索的振动与控制ABSTRACTCablesofcable-stayedbridgearemostpronetoexhibito

4、scillations，duetotheirlargeflexibility,smallmassandsmalldamping．Therearestrongreasonstostudythevibrationandvibrationcontrolforthecables9fcable—stayedbridge．nlisthesisfocusesonthefieldofvibrationmechanismandcontr01countermeasuresofthecables．Mainconclusionsareasfollows：Basedontheextensivel

5、ystudyingandanalyzingonthosetheorydrawnbymanyworkshomeandabroad，secondaryaxialflowofcablesurfaceduring‘'rain—windinducedvibration”isconcerned．Theconclusionisthatthewaysecondaryaxialflowactedoncablesisjustaswellasthewaybasebleedcoefficientratedoestoairfoil．Anewideaiscomeupas“quasi-double-

6、degreeoscillation’’toexplaintheactionsoftheupperandnetherwaterrivuletoncablesurface．Andstudyofthoseoscillationbytheequilibriumequationhasestablishedbasedonournewidea．Usingwaveletequationtoanalyzeasimplemechanicmodel，wehavederivedagoverningnonlineardifferentialequation．Numericalmethodisus

7、edtoanalyzeit．Basedonthecalculation，amoreprecisemechanicsmodelforparametricvibrationofthecablesisobtained．UsingHamiltonprincipleandtakingtheinfluenceofsagduetotheinclinedcableintoconsideration，acomplicatevibrationdifferentialequationforthismodelisobtainedfurther．Thecalcul