索道橋目前廣泛應(yīng)用于旅游景點(diǎn)、臨時(shí)工程和軍事交通等工程中,車輛荷載作用下索道橋的振動(dòng)問(wèn)題引起了重視。車輛—索道橋系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)時(shí)變動(dòng)力系統(tǒng),在移動(dòng)車輛荷載的作用下索道橋自身會(huì)表現(xiàn)出強(qiáng)幾何非線性,因此車輛—柔性索道橋系統(tǒng)不但具有時(shí)變性,還具有強(qiáng)幾何非線性。然而,目前關(guān)于車輛—索道橋耦合振動(dòng)的研究鮮少。本文以一座實(shí)際公路索道橋?yàn)楣こ瘫尘?開(kāi)展了車輛—柔性索道橋非線性動(dòng)力分析與振動(dòng)控制研究,主要研究工作如下:1)提出了一種用于車輛—柔性索道橋系統(tǒng)動(dòng)力分析的非線性有限元分析法。將車輛和索道橋作為一個(gè)整體式系統(tǒng),基于UL列式和虛功原理,建立車輛—柔性索道橋系統(tǒng)增量形式的非線性運(yùn)動(dòng)方程。在增量方程中,對(duì)車輛子系統(tǒng)、索道橋子系統(tǒng)和車—橋相互作用子系統(tǒng)的特征矩陣進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)。由于車輛—柔性索道橋動(dòng)力系統(tǒng)與傳統(tǒng)非線性結(jié)構(gòu)有較大不同,因此本文對(duì)該系統(tǒng)的非線性特征進(jìn)行了詳細(xì)的剖析。基于此特殊性,根據(jù)Wilson—θ法聯(lián)合Newton—Raphson迭代法,提出了一種求解時(shí)變非線性系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的迭代算法和針對(duì)車輛—柔性索道橋系統(tǒng)動(dòng)力分析的通用計(jì)算程序。采用三個(gè)典型的算例對(duì)該方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證,并分析... 

【文章來(lái)源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

索道橋

1第1章緒論1.1研究背景及意義近些年，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和建設(shè)，國(guó)家公路、鐵路網(wǎng)的逐步完善，我國(guó)山區(qū)道路、橋梁、隧道和水利水電工程逐漸增多。在各工程項(xiàng)目施工時(shí)，索道橋[1-3]作為臨時(shí)工程也變得越來(lái)越多。同時(shí)，由于山區(qū)環(huán)境條件復(fù)雜，時(shí)有山體滑坡、泥石流和地震等自然災(zāi)害發(fā)生。為搶險(xiǎn)救災(zāi)，拯救人民的生命財(cái)產(chǎn)，保障山區(qū)河流及峽谷兩岸的正常通行，常建造起連接作用的臨時(shí)用索道橋。圖1.1為我國(guó)山區(qū)某水電站工程用索道橋。索道橋能適應(yīng)各種復(fù)雜地形，是一種具有施工成本低、建設(shè)周期短、便于建造和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)的柔性橋梁。索道橋在山區(qū)峽谷、河流兩岸和景區(qū)應(yīng)用較為廣泛，一般行人和輪式車輛均可通行，戰(zhàn)時(shí)還可供履帶車通過(guò)，便于物資運(yùn)輸。相對(duì)于其他類型的橋梁，索道橋在建設(shè)成本、施工速度以及適用性上均具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)索道橋的研究具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。圖1.1索道橋圖1.2纜車索道橋不同于其他類型的橋梁，其主要承重構(gòu)件為柔性索結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)量輕，柔性大的特點(diǎn)。因此，車輛—柔性索道橋動(dòng)力系統(tǒng)不但具有時(shí)變性，還具有強(qiáng)幾何非線性。車輛—索道橋動(dòng)力系統(tǒng)與纜車在鋼索上滑行有些類似，系統(tǒng)柔性較大，如圖1.2所示。假如采用一般的車—橋耦合分析方法，其計(jì)算結(jié)果必然與實(shí)際存在較大差異，因此對(duì)車輛—柔性索道橋動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行非線性分析就顯得尤為重要。當(dāng)前，對(duì)于柔性結(jié)構(gòu)非線性的計(jì)算和研究始終是世界各國(guó)力學(xué)

27在有限元模型中對(duì)索道橋的模擬采用等效索的形式，即采用一根等效索來(lái)模擬索道橋。該有限元模型同樣分析索道橋在移動(dòng)集中力作用下的動(dòng)力響應(yīng)。有限元模型如圖2.7所示，以左側(cè)橋臺(tái)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平軸為x軸，豎直軸為y軸建立有限元模型。該模型采用ABAQUS內(nèi)部單元T3D3單元模擬等效索，T3D3單元可用于分析大垂度索結(jié)構(gòu)，可考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)非線性。索道橋主跨為100m，兩側(cè)錨固點(diǎn)分別固結(jié)，質(zhì)量線密度為m=2.518×104kg/m，將索道橋劃分為801個(gè)節(jié)點(diǎn)，共400個(gè)單元。計(jì)算模型同樣分為兩個(gè)工況。工況一：索道橋垂度為f=2.76m，剛度EA=2.925×109kN/m2；工況二：索道橋垂度為f=3.108m，剛度EA=1.842×108kN/m2。圖2.7移動(dòng)集中力作用下索道橋ABAQUS有限元模型（3）模型對(duì)比驗(yàn)證在結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析中，頻率可以體現(xiàn)結(jié)構(gòu)自身的固有特性，因此往往被選為進(jìn)行模型對(duì)比的參數(shù)。本節(jié)將首先分別對(duì)比兩種模型計(jì)算得到的固有頻率，然后計(jì)算在移動(dòng)荷載作用下兩種模型中索道橋的動(dòng)力響應(yīng)，并進(jìn)行對(duì)比分析。在MATLAB數(shù)值分析模型中，根據(jù)特征值分析法求得索道橋的前7階豎向振動(dòng)固有頻率，將計(jì)算結(jié)果列于表2.1中。根據(jù)相同的設(shè)計(jì)參數(shù)，利用ABAQUS建立索道橋有限元模型，通過(guò)模態(tài)分析得到索道橋的豎向振動(dòng)固有頻率同樣列入表2.1中，這里還給出ABAQUS建立的有限元模型前6階模態(tài)振型，如圖2.8所示。表2.1MATLAB及ABAQUS分析模型索道橋豎向固有頻率對(duì)比頻率階數(shù)MATLAB（Hz）ABAQUS（Hz）差值百分比（%）10.65150.6251-4.2320.86950.8314-4.5931.13561.1292-0.5741.29651.2536-3.4251.58761.58790.0261.86311.88140.9772.13302.20083.08

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博士論文
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碩士論文
[1]現(xiàn)代索道橋結(jié)構(gòu)分析[D]. 袁賓.重慶交通大學(xué) 2014
[2]大跨度索道橋力學(xué)性能分析及可靠度研究[D]. 鄭益龍.蘭州交通大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3455400