大跨度斜拉桥多体动力学模型及特性研究

来源 :第九届全国动力学与控制青年学者研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:superrocli
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  大跨度斜拉桥的动力学问题一直以来都是力学和工程界关注的重点课题之一。关于大跨度斜拉桥的线性和非线性振动问题,各个学者从不同的角度相继建立了索、索质量块、索-梁等非线性动力学模型,并通过系统深入的研究,从不同的角度揭示了大跨度斜拉桥线性和非线性动力学行为及产生机理。本文基于以往广大学者和本课题组对大跨度斜拉桥的前期研究,以及对大跨度斜拉桥基本力学行为的定性分析,建立了大跨度斜拉桥整桥多体线性和非线性动力学模型,并对斜拉桥的线性和非线性振动问题进行了初步研究。首先,以双塔漂浮式斜拉桥为研究对象,为研究其整体动力学特性,基于斜拉索对桥面梁的弹性支撑作用的本质特性,将斜拉索简化为无质量弹簧,同时将桥塔和桥面系视为弹性轴压梁,并且在两塔与桥面交接处和桥面跨中将桥面梁分为四段弹性梁,从而建立双塔漂浮式斜拉桥的六梁离散弹簧多体动力学模型,进而采用传递矩阵法并利用连续条件和边界条件对斜拉桥整体动力学特性进行研究。其次,为研究斜拉桥的整体非线性动力学行为,基于斜拉桥的场地观测现象和数据,以及大跨度斜拉桥结构体系自身索梁塔刚度递增的特点,建立斜拉桥的多索-浅拱非线性多体动力学模型,采用近似分析方法和数值计算方法对桥面在强迫荷载作用下斜拉桥的整体非线性动力学行为进行研究。研究结果表明:斜拉桥整桥线性多体动力学模型计算精度高和速度快,便于工程中设计和施工时的计算和分析;斜拉桥整桥多索-浅拱非线性多体动力学模型,不仅能够研究斜拉索通过桥面梁的能量传递产生的索与索的共振问题,而且能够研究不同位置拉索间的相互作用,从而从不同角度揭示斜拉桥非线性大幅振动机理。
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