大跨度懸索橋自振特性及列車過(guò)橋響應(yīng)的研究.pdf

1、大跨度懸索橋是跨越海峽及大江大河的重要橋型，它的剛度和振動(dòng)問(wèn)題是控制其在鐵路上應(yīng)用的關(guān)鍵。同時(shí)，懸索橋的動(dòng)力特性是對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力分析的基礎(chǔ)，基于能量原理的近似計(jì)算是初步設(shè)計(jì)階段計(jì)算動(dòng)力特性的一種有效方法。然而動(dòng)力特性的影響因素眾多，所以有必要尋找合適的近似計(jì)算公式并分析設(shè)計(jì)參數(shù)的影響。
　　 論文首先回顧了單跨懸索橋自由振動(dòng)的線性微分方程，并得到方程的無(wú)量綱形式。無(wú)量綱振動(dòng)方程表明，單跨懸索橋動(dòng)力特性由主纜垂度和幾個(gè)無(wú)量綱參數(shù)決定

2、，即主纜的彈性拉伸參數(shù)、加勁梁關(guān)于主纜的相對(duì)剛度及恒載空間分布系數(shù)。然后通過(guò)無(wú)量綱方程的數(shù)值求解分析了無(wú)量綱參數(shù)對(duì)于動(dòng)力特性的影響。
　　 對(duì)于單跨懸索橋和三跨連續(xù)加勁梁懸索橋，回顧了常用的動(dòng)力特性計(jì)算公式，并推導(dǎo)了橫向撓曲固有振動(dòng)及豎彎、縱漂耦合振動(dòng)頻率計(jì)算公式，它們考慮了吊索傾斜引起的加勁梁重力勢(shì)能。通過(guò)5座單跨懸索橋和3座三跨連續(xù)懸索橋的算例，驗(yàn)證計(jì)算公式的精度并分析各公式的誤差來(lái)源。通過(guò)近似公式和有限元模型分析，討論了設(shè)

3、計(jì)參數(shù)對(duì)懸索橋動(dòng)力特性的影響，包括垂跨比、加勁梁剛度、恒載集度、邊中跨比，以及CFRP主纜、中央扣、連續(xù)加勁梁的影響。另外，分析了單跨懸索橋扭彎頻率比的影響因素。
　　 針對(duì)某跨海峽公鐵兩用懸索橋，利用有限元建模研究了列車過(guò)橋時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，包括加勁梁、橋塔、主纜及吊索的動(dòng)力響應(yīng)時(shí)程曲線、包絡(luò)圖及動(dòng)力放大系數(shù)。將移動(dòng)列車模型考慮為移動(dòng)荷載或移動(dòng)質(zhì)量，討論了列車移動(dòng)速度、列車慣性對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響。
　　 本文的

4、研究工作表明:對(duì)于大跨度、單跨懸索橋的工程實(shí)際，豎向振動(dòng)基頻受主纜彈性參數(shù)及加勁梁豎向相對(duì)剛度的影響較小，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)基頻受主纜彈性參數(shù)的影響遠(yuǎn)小于加勁梁扭轉(zhuǎn)相對(duì)剛度，假設(shè)扭轉(zhuǎn)一階對(duì)稱振型為半波正弦曲線帶來(lái)的誤差很小;跨徑（主纜垂度）是懸索橋動(dòng)力特性的最主要的因素;恒載空間分布系數(shù)和加勁梁相對(duì)剛度對(duì)于扭彎頻率比起決定作用;三跨連續(xù)加勁梁懸索橋的低階固有振動(dòng)仍以主跨的纜、梁共同振動(dòng)為主，邊跨的約束作用主要與邊中跨比、加勁梁相對(duì)剛度有關(guān);除了橫