[博士]自錨式懸索橋動力及靜風(fēng)響應(yīng)研究

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　　[博士]自錨式懸索橋動力及靜風(fēng)響應(yīng)研究　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：大連理工大學(xué)　　學(xué)位年度：2009　　自錨式懸索橋以其美觀的外形、良好的適應(yīng)性和適中的經(jīng)濟指標等優(yōu)點，在國內(nèi)得到迅速發(fā)展并被大量設(shè)計采用。本文結(jié)合交通部西部課題(No.200631882350)及教育部博士點新教師基金(No.20070141073)中的關(guān)鍵問題，以金州海灣大橋為工程背景，對其自振特性、地震響應(yīng)、靜風(fēng)響應(yīng)和顫振穩(wěn)定性展開研究，主要工作及結(jié)論如下:　　 (1)對金州海灣大橋和與之具有相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的地錨式懸索橋模型進行了自振特性分析，并研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對兩類懸索橋自振特性的影響。結(jié)果表明:自錨式懸索橋的主梁豎向頻率要低于地錨式懸索橋，而縱飄頻率比地錨式懸索橋大38%，兩類懸索橋主梁側(cè)向、主塔橫向、索振、主梁扭轉(zhuǎn)頻率比較接近;恒載、加勁梁剛度、主纜抗拉剛度的變化對結(jié)構(gòu)的頻率影響較大，而橋塔剛度和吊桿抗拉剛度變化的影響很微小?！　? (2)應(yīng)用時程分析方法，對金州海灣大橋進行了抗震分析，討論了行波輸入、樁-土一結(jié)構(gòu)相互作用和豎向地震動分量對地震反應(yīng)的影響。_通過研究發(fā)現(xiàn)對自錨式懸索橋進行抗震分析時，以上各種因素比較重要，不可忽略。.　　 (3)采用每級風(fēng)速下迭代一定次數(shù)考慮靜風(fēng)荷載非線性的方法，計算分析了金州海灣大橋在靜風(fēng)作用下，樁基礎(chǔ)、纜索系統(tǒng)風(fēng)荷載等因素對主梁、橋塔靜風(fēng)位移、靜風(fēng)失穩(wěn)風(fēng)速和振動頻率隨風(fēng)速演變特點。結(jié)果表明:樁基礎(chǔ)對主梁和橋塔側(cè)向位移響應(yīng)影響較大;纜索系統(tǒng)所受的橫向風(fēng)荷載在全部橫向風(fēng)荷載中所占超過20，所占比例較大;不考慮主梁附加攻角，會對位移響應(yīng)和靜風(fēng)失穩(wěn)風(fēng)速帶來不可忽略的誤差?！　? (4)考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)的不確定性，應(yīng)用響應(yīng)面法系統(tǒng)研究了金州海灣大橋在靜風(fēng)作用下，材料、幾何尺寸的隨機性對主梁主跨中點位移的影響，并討論了參數(shù)擬合精度的影響。結(jié)果表明:取均值加減方差的倍數(shù)不大于1.%作為樣本點時參數(shù)擬合誤差很小;幾何尺寸、材料特性等的變異對自錨式懸索橋在靜風(fēng)作用下的位移響應(yīng)影響較大?！　? (5)基于橋梁三維顫振分析理論，利用ANSYS軟件實現(xiàn)了能同時考慮靜風(fēng)作用、纜索上的氣動力和纜索振型等多種因素影響的全橋三維顫振分析。重點研究了初始攻角、靜風(fēng)荷載作用等因素對自錨式懸索橋顫振穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:不同初始攻角下，顫振臨界風(fēng)速相差較大，+3。攻角為顫振最不利狀態(tài);考慮靜風(fēng)荷載作用后，結(jié)構(gòu)自振特性變化對顫振穩(wěn)定性影響很小，主梁的附加攻角則影響顯著;纜索上氣動力和纜索振型使顫振穩(wěn)定性提高;在各氣動導(dǎo)數(shù)中，以藕合氣動導(dǎo)數(shù)不、H,和非禍合氣動導(dǎo)數(shù)成、若對顫振的影響最為顯著，其他幾個氣動導(dǎo)數(shù)對顫振影響相對較小。

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