稳定型悬索桥风致抖振问题研究

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悬索桥是一种用缆索悬吊桥面的桥梁,中国人是最早建造悬索桥的民族。随着现在桥梁技术的飞速发展,悬索桥得到广泛的运用。相比普通桥梁,悬索桥可以做到更大跨度,桥面断面可以不随跨度的增加而加大,因此悬索桥可以架设在水流湍急或者河谷过深等很难或不宜在河道中修筑桥墩的地方。此外悬索桥有外形飘逸漂亮的特点。稳定性悬索桥是悬索桥的一种新的桥型。稳定型悬索桥在传统悬索桥桥面下方增加倒张拉系统,一定程度上提高了桥梁的整体刚度。适用于中小跨度的桥梁。桥梁风致抖振是由于自然风风速脉动引起的一种受迫振动,会造成悬索桥摆动而影响悬索桥的行车舒适度以及造成构件的疲劳破坏。因此研究悬索桥的抖振以及稳定性悬索桥倒张拉系统对于抖振响应的影响非常必要。本文以有限元数值模拟为基础,对稳定型悬索桥风致抖振问题进行研究。主要工作和成果如下:1.总结和归纳了中外悬索桥的发展历史及现状,介绍了稳定型悬索桥的原理和优点,介绍了悬索桥抗风研究的历史和方法。2.介绍了有限元的基本理论以及悬索桥设计和计算的基本理论。为了研究倒张拉系统的作用建立了墨江桥成桥状态下的两种力学模型。3.利用通用有限元软件对两种模型进行静力和模态分析,并比较了稳定性悬索桥与普通悬索桥的静力和动力特性。并根据我国现行桥梁设计规范研究了墨江大桥加劲梁的空气动力特性。得到研究抖振问题所需要的加劲梁气动参数。4.介绍了桥梁风致振动的几种基本形式及其危害,并详细介绍了抖振产生原理,以及目前研究抖振的基本方法。介绍了用于研究抖振问题的基本假设和几种用于研究抖振的几种典型风谱,对比了几种风谱的特性以及各自的优缺点。并采用目前用于研究抖振问题的功率谱密度法计算了两种桥型的抖振响应。本文利用通用有限元软件对建立了墨江桥的两种模型,并对其进行了抖振响应计算。评估了倒张拉系统对墨江桥抖振响应的影响,结果表明倒张拉系统能明显提升悬索桥的静动力性能,降低抖振响应。
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