斜拉网格结构的风振响应分析

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斜拉网格结构是由塔柱,网格结构和斜拉索协同工作的空间组合结构,其造型简洁、受力合理。许多学者对斜拉网格结构已经做了很多研究,但对其风振响应的研究涉及不多,而且都没有考虑拉索风振的影响。本文考虑了拉索风振的效应,对斜拉网格结构的风振响应进行了深入研究。 脉动风的模拟是本文风振分析的前提。在总结结构风工程的基本理论和脉动风模拟方法(AR法)原理的基础上,运用AR法建立考虑空间相关性的脉动风模拟程序。算例结果表明,程序能够快速、有效的模拟脉动风速时程。 本文首先研究了单索的静力性能,自振特性和风振特性。采用拉索多单元模拟法分析拉索,将静力分析结果与悬链线理论解进行了对比,并将自振频率与琴弦理论解进行了对比。数值计算表明,本文采用的拉索多单元模拟法是可行的。在此基础上,分析拉索在不同的倾角和预应力水平下的风振响应,并分析索与风速的耦合效应的影响。结果表明,风对拉索的位移和内力影响都较小,索与风速的耦合效应的影响不明显。 为了研究拉索的自振和风振对斜拉网格结构的动力性能的影响,本文考虑了三种模型:无拉索的网格结构、拉索用拉杆模拟的斜拉网格结构(不考虑索自振,风振)、拉索用多单元模拟的斜拉网格结构(考虑索自振,风振),比较这三种模型的静力特性、自振特性和风振特性。 从静力分析结果看,设置拉索后结构的变形减小,结构内力分布更为合理,拉索用拉杆模拟和多单元模拟的静力分析结果基本一致。 从结构自振特性分析的结果看,设置斜拉索后结构的基频得到提高。拉索的自振对结构的前20阶频率影响较小,拉索主要以第一振型参与结构振动。 从结构的风振分析结果看,设置斜拉索后结构的风振响应减小。拉索风振对结构的整体风振响应影响较小,只有当索力较小时才对部分拉索的内力有一定的影响。
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