[博士]自錨式懸索橋動力及靜風響應研究

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　　[博士]自錨式懸索橋動力及靜風響應研究　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：大連理工大學　　學位年度：2009　　自錨式懸索橋以其美觀的外形、良好的適應性和適中的經(jīng)濟指標等優(yōu)點，在國內(nèi)得到迅速發(fā)展并被大量設計采用。本文結合交通部西部課題(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、靜風響應和顫振穩(wěn)定性展開研究，主要工作及結論如下:　　 (1)對金州海灣大橋和與之具有相同結構參數(shù)的地錨式懸索橋模型進行了自振特性分析，并研究了結構參數(shù)變化對兩類懸索橋自振特性的影響。結果表明: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%，兩類懸索橋主梁側向、主塔橫向、索振、主梁扭轉頻率比較接近;恒載、加勁梁剛度、主纜抗拉剛度的變化對結構的頻率影響較大，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-土一結構相互作用和豎向地震動分量對地震反應的影響。_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)采用每級風速下迭代一定次數(shù)考慮靜風荷載非線性的方法，計算分析了金州海灣大橋在靜風作用下，樁基礎、纜索系統(tǒng)風荷載等因素對主梁、橋塔靜風位移、靜風失穩(wěn)風速和振動頻率隨風速演變特點。結果表明:樁基礎對主梁和橋塔側向位移響應影響較大;纜索系統(tǒng)所受的橫向風荷載在全部橫向風荷載中所占超過20，所占比例較大;不考慮主梁附加攻角，會對位移響應和靜風失穩(wěn)風速帶來不可忽略的誤差。　　 (4)考慮結構參數(shù)的不確定性，應用響應面法系統(tǒng)研究了金州海灣大橋在靜風作用下，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作用下的位移響應影響較大?！　? (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、靜風荷載作用等因素對自錨式懸索橋顫振穩(wěn)定性的影響。結果表明:不同初始攻角下，顫振臨界風速相差較大，+3。攻角為顫振最不利狀態(tài);考慮靜風荷載作用后，結構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;在各氣動導數(shù)中，以藕合氣動導數(shù)不、H,和非禍合氣動導數(shù)成、若對顫振的影響最為顯著，其他幾個氣動導數(shù)對顫振影響相對較小。

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