裹冰斜拉索风致振动及其参数振动有限元分析

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1、摘要斜拉索是斜拉桥的主要受力构件，因它轻、柔和低阻尼等特点，在风、地震、车辆等荷载作用下，各种振动问题很容易发生。随着斜拉桥跨度不断增大，各种因素引起的拉索振动而导致交通中断的事故频频发生。从己有的分析结果来看，现有的风致振动分析主要集中在桥梁的主梁上，而对裹冰斜拉索所受到的脉动风荷载及其响应研究的很少。另外，随着斜拉索的加粗、增长，索上的风荷载愈来愈不容忽视。在寒冷、空气湿度较大的地区，当气温急剧下降或者骤降雨雪时，斜拉索表面会出现裹冰现象。裹冰增加了索的自重，尤其增加了索的挠度和变形，非线性程度也加强了。另外由于裹

2、冰又增加了斜拉索的迎风面积，相应增加了风荷载，这就引起裹冰斜拉索更强烈的横向振动。因此，作用在裹冰斜拉索上的风荷载更加应该受到重视。本文建立了一种用于分析裹冰斜拉索风致振动响应的随机风场模拟方法，研究了裹冰斜拉索风致抖振响应的非线性时程分析理论。抖振力由计算机模拟为多个互相关随机过程。所考虑的非线性因素包括斜拉索的几何非线性和应力刚化效应。本文建立的方法不仅可以克服反应谱法分析结构振动的缺陷，而且能够深入的研究裹冰斜拉索的抖振响应特性。通过对裹冰斜拉索和无冰斜拉索的比较，详细分析了斜拉索裹冰之后对斜拉索风致振动响应的影

3、响。另外，本文还进行了裹冰斜拉索的参数振动有限元分析，研究了主梁振动对裹冰斜拉索的影响。关键词裹冰斜拉索;非线性;抖振;参数振动;哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThecableistheimportantcomponentofcable-stayedbridges.Becauseitpossessessomecharacteristics,includinglight,flexility,lowdamp,andsoon,diferentvibrationsoftenoccureasilyunderthe

4、efectofthewindload,earthquakeloadandvehicleload.Alongwiththeincreasingspanofbridges,somekindsofreasonarousethevibrationofthecable,andaccidentsfrequentlytakeplace.Basedontheexistentstudy,theexistingwind-inducedvibrationanalysisfastensontheanalysisofthegirderes,bu

5、titislackofstudyonturbulentwindactingoncablesandresponse.Inaddition,thethicknessofcablesbecomemoreandmorebigger,andthelengthofcablesbecomelonger,thusthewindloadactingoncablescan'tbeignored.Whenairtemperaturesharplyfallsatstronghumidityarea,thesurfaceofcableswill

6、beicing.Itresultsintheincreasingweightdeflectionanddeformationofcables,sothenon-linearlevelwillbestrengthened.Atthesametime,becausetheweatheracreageofcablesareaugmented,accordinglythewindloadwillbeincreased.Consequentlyitarousesthestrongertransversevibration.Sow

7、eshouldpaymoreatentiontothewindloadactingoncables.Inthispaper,aneficientwindfieldsimulationmethodforwin-inducedvibrationanalysisofcablesisstudied.Andareliablenon-linearanalysistheoryforbufetingoficedcablesinthetimedomain.Inthepresentanalysis,thebufetingforcesare

8、simulatedasmulti-correlatedrandomprocesses.Non-linearfactorsconsideredincludegeometricnonlinearityandstress-stifen.Theproposedmethodnotonlyovercomesthelimitationofthe