斜拉索风雨振的静态分岔研究

利用达朗伯原理建立了斜拉索风雨振连续体理论模型,实现了比截断模型能更好地体现连续体斜拉索完整的动力学特性.利用奇异性理论,对系统关于Z2对称的余维一分岔问题进行了分析,建立了分岔参数与物理参数的对应关系,得到了转迁集和分岔图,同时对平衡点附近的稳定性进行了讨论.从而有利于进一步开展斜拉索风雨振分岔行为的分析,为斜拉索桥的抗风雨振设计提供理论依据,便于拓展和应用到实际工程中.     

斜拉桥模拟试验平台的振动特性测试及分析

以宁波某跨海大桥为原型,结合桥梁激励系统、传感器、数据采集处理系统和拉索-阻尼减振系统,搭建斜拉桥振动试验平台,并模拟不同车辆载荷及行驶速度工况下的拉索振动响应试验;同时,分别利用液压阻尼器和橡胶阻尼器对斜拉索振动的抑制效果进行分析.结果表明,斜拉索振动幅度随车辆行驶速度、载重的增加而变大;橡胶阻尼器对长拉索减振效果明...     

斜拉桥主梁振动对拉索阻尼器减振效果的影响

应用拉索索端阻尼器是大跨度斜拉桥拉索减振的主要措施之一. 将主梁、索与阻尼器组合起来作为一个振动体系,通过理论分析与试验研究相结合的方法初步研究了主梁振动对拉索附加阻尼器减振效果的影响. 建立了由索、梁和Kelvin阻尼器组成的简化理论模型; 设计了索、梁和阻尼器组合系统的简化力学试验模型; 详细研究了主梁振动对拉索附加阻尼器减振效果的影响. 理论与试验分析结果表明: 对于容易发生索、梁耦合振动的拉索,主梁振动明显降低拉索附加阻尼器的减振效果;在大跨度斜拉桥拉索的减振设计中,需考虑主梁参与振动的影响.      

拉索穹顶结构非线性分析的混合有限元增量法

拉索穹顶结构是由受压桅杆和拉索组成的新型柔性大跨度空间组合结构,几何上表现为极强的非线性特性,计算困难,本文应用有限元法,结合拉索穹顶结构特征,假定拉索和桅杆的受力满足虎克宣定律,建立了可以直接考虑拉索垂度影响的两节点索单元模型,并与两节点直杆单元相结合,基于修正的拉格朗日描述方法和虚功原理建立了拉索穹顶结构非线性分析的混合有限元增量方程。采用荷载增量法与Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法相结合的求解     

拉索预应力空间网格结构的优化设计

本文讨论了以结构自重为目标函数,以拉索张力和杆件截面尺寸为设计变量,考虑应力和位移约束的拉索预应力空间结构的优化设计问题,建立了该结构优化设计的数学模型。提出了解决该优化问题的二级优化算法。从本文的两个算例可以看出,二级优化算法有较好的计算效率和收敛性,便于工程应用。     

斜拉桥三维拉索风雨激振准两自由度模型

拉索风雨激振是当前桥梁工程和风工程界非常关注的研究课题。过去用于测量带人工水线的拉索模型都是二维的，所建立的理论模型也是建立在二维拉索气动力的基础上的。本文基于带人工水线三维拉索模型试验得到的气动力，建立了三维拉索风雨激振的准二自由度运动微分方程，讨论了运动方程中各种参数的取值，采用数值求解方法计算了拉索风雨激振振幅。计算结果和三维拉索人工降雨试验结果的对比表明，本文方法能较好地描述三维拉索风雨激振的特征。     

斜拉索振动的模糊半主动控制研究

考虑拉索垂度及抗弯刚度的影响,得出了索-阻尼器系统振动偏微分方程;用中心差分法将偏微分方程在空间内离散,导出了系统的面内振动常微分方程组;提出了使用MR阻尼器(Magnetorheological Damper)作为控制设备,模糊集为基础的半主动控制算法,并运用提出的算法对索-阻尼器系统进行了振动控制分析。本文方法的优势在于算法自身的鲁棒性、处理非线性问题的能力强和不需要结构的精确数学模型,算法需要的输入变量少,可以解决实际工程中斜拉索的振动响应信息难以测量的困难。模糊算法的输出直接控制MR阻尼器的输入电压。与LQR-Clipped算法不同,MR阻尼器的输入电压可以是零与最大值之间的任意值。本文以实际斜拉桥拉索为例,分析了拉索的振动控制效果,结果表明本文提出的模糊半主动控制算法,使MR阻尼器的功能得到了更好的发挥,比MR被动控制效果好,且可以减小控制力。     

斜拉索振动控制中MR阻尼器选型的研究

以全索全时段振动响应的均方根(RMS)评价MR阻尼器对斜拉索的减振效果。计算结果表明MR阻尼器型号是影响斜拉索减振效果的最主要因素。斜拉索的减振效果在选用合适的MR阻尼器时达到最佳。进而研究了MR阻尼器型号与阻尼器安装位置、施加的电压、斜拉索基频(张力、索长、质量)、激励荷载(类型、频率、幅值)等各种因素的关系,为MR阻尼器合理选型提供了优化设计的方法。型号选用主要是与斜拉索基频和MR阻尼器安装位置有关。在引起索基频变化的因素中,索质量对型号的选取影响最大;而索长对型号影响不大。对于索质量较大、张力较大、MR阻尼器安装位置较低、外界激励较大、频谱特征多变、低频为主时需要较强的MR阻尼器。进一步研究表明,半主动控制与开环控制的最优MR阻尼器型号有较好的一致性,因此半主动控制所选用的MR阻尼器型号可参照被动控制时最优MR阻尼器型号。     

不同索力斜拉索的主共振瞬时相频特性

考虑拉索垂度及几何非线性,研究了不同索力拉索的瞬时相频特性。利用斜拉索面内分布激励下的运动控制方程,采用多尺度法对微分方程进行摄动求解,分别得到面内、外主共振响应的近似解析式,再采用Hilbert变换得到响应与激励的瞬时相位差及其幅值。研究了不同索力下,响应与激励的瞬时相位差的变化规律及其原因。研究表明:面外主共振响应与激励间保持恒定的相位差,而面内响应与激励的瞬时相位差与索弹性参数和垂度等有关,微小的索力变化可能导致瞬时相频特性的明显改变。主要原因是面内响应的近似解中存在两倍频项和漂移项,前者使响应瞬时相位在单个周期内出现两次正负交替,后者决定面内响应与激励瞬时相位差的最大值及其变化规律。