【摘 要】
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单柱拉线塔拉线与主柱是典型的索-梁耦合结构。许多学者对索-梁耦合模型进行了理论研究,但实验研究较少。为探究索-梁耦合模型非线性特性,在理论分析的基础上,对索-梁耦合模型进行实验研究,具有重要意义。研究了斜拉索的静、动力特性,建立斜拉索自由振动方程;以单索-单梁这一简单的耦合结构为研究对象,运用达朗贝尔原理建立索-梁耦合模型的自由振动方程组;考虑到梁受到面内简谐激振力的作用,推导出索-梁耦合模型强迫
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单柱拉线塔拉线与主柱是典型的索-梁耦合结构。许多学者对索-梁耦合模型进行了理论研究,但实验研究较少。为探究索-梁耦合模型非线性特性,在理论分析的基础上,对索-梁耦合模型进行实验研究,具有重要意义。研究了斜拉索的静、动力特性,建立斜拉索自由振动方程;以单索-单梁这一简单的耦合结构为研究对象,运用达朗贝尔原理建立索-梁耦合模型的自由振动方程组;考虑到梁受到面内简谐激振力的作用,推导出索-梁耦合模型强迫振动方程,利用多尺度法对索-梁模型内外共振模式进行讨论。采用Runge-Kutta法对工程实例进行数值计算,对索-梁模型的耦合振动特性进行分析;设计了索-梁耦合实验模型,对模型参数的计算、实验仪器的选择以及实验步骤做出了详细的介绍;实验对斜拉索的非线性特性进行研究;实验研究了索-梁耦合模型频率比为1:2的自由振动特性;通过调节外部激励频率进行强迫振动实验研究,探讨了索-梁耦合模型强迫振动特性。研究结果表明:索-梁耦合模型对梁的初始扰动更为敏感,给与梁微小扰动会导致斜拉索发生大幅振动,而索的初始扰动对梁的影响有限;索与梁频率比满足1:2,1:1,2:1时会发生内共振,外激励频率与索频率相等发生索主共振,与梁频率相等时发生梁主共振;由于外部激励作用,斜拉索和梁最大振幅均大自由振动振幅;斜拉索扫频实验中验证了斜拉索的“跳跃”现象;实验验证了索-梁间存在强烈的相互耦合以及能量转换,与理论分析结果一致;在强迫振动时,将索-梁耦合模型与单索模型对比分析发现,索-梁耦合模型的振动幅值与单索相比增加较为明显;索主共振与梁主共振对比分析发现,梁主共振时振动幅值更大,到达稳态时间更长,对索-梁耦合模型的稳定性影响越大;索-梁耦合模型扫频实验分析表明索-梁模型会发生“跳跃”现象,且由于参数共振和主共振,斜拉索振幅存在两个峰值。
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