本文選題：索梁耦合　切入點(diǎn)：振動(dòng)頻率　出處：《湖南大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：斜拉索作為斜拉橋的主要承載構(gòu)件，由于其具有阻尼低、質(zhì)量低和全面柔性等基本特點(diǎn)，當(dāng)橋面振動(dòng)頻率與拉索的固有頻率的比值接近一定范圍時(shí)，橋面小幅振動(dòng)將引起拉索大幅度的振動(dòng)，給橋梁結(jié)構(gòu)帶來(lái)不利影響；拉索的索力值是斜拉橋施工監(jiān)控和長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)，通常通過(guò)測(cè)試?yán)髡駝?dòng)頻率來(lái)獲得索力值，因此準(zhǔn)確分析斜拉索的振動(dòng)頻率是斜拉橋設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)的重要工作之一。本文以此為背景研究大跨度斜拉橋中拉索的振動(dòng)機(jī)理，并對(duì)考慮塔/梁運(yùn)動(dòng)下的拉索振動(dòng)頻率和索力測(cè)試進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，主要工作如下： 1.在廣泛查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)于斜拉橋中拉索、梁及索-梁組合結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)及其振動(dòng)頻率研究進(jìn)行了綜述，并著重突出了拉索的振動(dòng)頻率問(wèn)題。 2.建立了不考慮塔/梁運(yùn)動(dòng)下的拉索振動(dòng)力學(xué)模型，基于動(dòng)平衡法推導(dǎo)出面內(nèi)面外控制方程，在此基礎(chǔ)上利用分離變量法和邊界條件得到單索的振動(dòng)頻率和振型，通過(guò)數(shù)值分析，討論了垂跨比、傾斜角對(duì)拉索振動(dòng)頻率的影響。 3.基于Hamilton原理，利用動(dòng)靜法精細(xì)分析了索-梁的連接條件和邊界條件，，建立了索-梁組合結(jié)構(gòu)三維面內(nèi)外運(yùn)動(dòng)方程，通過(guò)方程約化得到二維控制方程，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出索-梁組合結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率和振型，然后分析了參數(shù)剛度比、垂度比和傾斜角對(duì)振動(dòng)頻率的影響。 4.以永鑫大橋?yàn)楣こ瘫尘�，利用通用有限元軟件ANSYS對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力分析，通過(guò)改變模型中的拉索單元?jiǎng)澐智闆r，以研究斜拉索的振動(dòng)特性并得到一部分拉索的頻率值。 5.對(duì)永鑫大橋斜拉索進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和全橋自振頻率測(cè)試，得到斜拉索振動(dòng)頻率和拉索的索力測(cè)試值，并與有限元模型得到的理論頻率值和索力值進(jìn)行對(duì)比分析，從而對(duì)上述的理論分析進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
[Abstract]:As the main bearing member of the cable-stayed bridge, because of its low damping, low mass and overall flexibility, when the ratio of the vibration frequency of the deck to the natural frequency of the cable is close to a certain range, The small vibration of bridge deck will cause large amplitude vibration of cable and bring adverse effect to bridge structure, cable force is an important index of construction monitoring and long-term health monitoring of cable-stayed bridge, and cable force is usually obtained by testing the vibration frequency of cable. Therefore, the accurate analysis of the vibration frequency of stay cables is one of the important tasks in the design and operation of cable-stayed bridges. In this paper, the vibration mechanism of cables in long-span cable-stayed bridges is studied in this paper. The vibration frequency and cable force of the cable under the consideration of tower / beam motion are analyzed and tested in detail. The main work is as follows:. 1. On the basis of extensive reference to domestic and foreign literature, the dynamics and vibration frequency of cable, beam and cable-beam composite structures in cable-stayed bridges are summarized, and the vibration frequency of cables is emphasized. 2. The dynamic model of cable vibration without considering the movement of tower / beam is established. Based on the dynamic balance method, the governing equations are derived, and the vibration frequency and mode shape of single cable are obtained by using the separation variable method and boundary conditions. Through numerical analysis, the effects of vertical span ratio and inclined angle on the vibration frequency of cable are discussed. 3. Based on Hamilton principle, the connection condition and boundary condition of cable-beam are analyzed by using dynamic and static method, and the three-dimensional in-plane motion equation of cable-beam composite structure is established. The two-dimensional governing equation is obtained by reducing the equation. On this basis, the vibration frequency and mode shape of cable-beam composite structure are deduced, and the effects of parameter stiffness ratio, sag ratio and inclination angle on vibration frequency are analyzed. 4. Taking the Yongxin Bridge as the engineering background, the dynamic analysis of the bridge is carried out by using the general finite element software ANSYS. By changing the partition of the cable elements in the model, the vibration characteristics of the cable-stayed cables are studied and some of the frequency values of the cables are obtained. 5. The vibration frequency and cable force of the cable are measured and compared with the theoretical frequency and the cable force of the finite element model. Thus, the above theoretical analysis is verified experimentally.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U441.3

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