端部激励下斜拉索三维振动统一方程的精细推导

为了研究斜拉索在端部激励下的振动机理,考虑了斜拉索垂度、刚度、非线性、空间三维、端部位移等诸多因素,经过一系列精细推导,利用Galerkin多模态截断方法,建立了单自由度斜拉索三维振动的统一方程,并提出了斜拉索三维振动频率分量由各自方向上的固有频率和端部位移激励扰动项组成。斜拉索在考虑三维端部位移理想激励时,采用4~5阶龙格-库塔法编写了端部位移激励与斜拉索固有频率比值以1：1和2：1进行振动的MATLAB数值求解程序。研究表明：当频率比值以1：1振动时,位移响应规律性的拍频消失,转变为拍频叠合的效果,且其振动幅值在时间域上表现出高低起伏的趋势,其位移响应峰值、谷值均呈现出不断增大趋势。此外,斜拉索在端部很小的位移激励下便可产生较大的振动。当频率比值以2：1振动时,其位移响应表现出与一阶强迫共振同样的拍频特征。参数振动位移响应振幅正负值同样出现了偏差值,此条件下,微小的端部位移也能够激起较大的参数振动响应,因此参数振动同强迫振动一样不容忽视。斜拉索在端部位移作用下不仅有频率比为1：1的共振和2：1的参数共振,还发生了1：2的共振,即斜拉索在端部位移激励下具有3个主共振区,分别在频率比值为0.5,1,2周围,1：2共振产生的振幅明显小于1：1共振和2：1参数共振。     

斜拉索面内随机参数振动分析

为探讨斜拉索面内承受端部轴向零均值高斯白噪声位移激励下的随机振动特性,推导了基于伊藤方程标准形的斜拉桥拉索平面内索端承受轴向随机位移激励下的随机参数振动微分方程。利用Falsone改进随机线性化法、一般随机线性化法及Mont carlo数值模拟法求解了拉索振动状态向量的二阶矩均方响应。研究表明：改进随机线性化法与Mont carlo数值模拟法结果吻合较好,一般随机线性化法降低了拉索的振动响应。拉索横向均方响应随着激励谱密度强度的增大而增大,随着拉索阻尼比及拉索初始索力的增大而减小。     

多维地震激励作用下大跨度斜拉拱桥的随机响应

以一种新颖钢管混凝土拱桥-斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,通过建立空间结构有限元模型,利用子空间迭代法得到结构的自振特性,并运用随机响应理论分别对该桥在纵向激励、纵＋竖向激励、纵＋横向激励、纵＋竖＋横向激励等4种工况作用下的地震响应与相同跨径的中承式钢管混凝土拱桥进行了对比分析。分析结果表明,地震横向激励对斜拉拱桥的响应特性有较大的影响,在多维随机地震激励作用下,由于斜拉索的存在使得斜拉拱桥的横向抗震性能优于相同跨径的中承式钢管混凝土拱桥,这为大跨度斜拉拱桥的抗震设计和研究提供了理论依据。     

环境激励下斜拉索阻尼识别的贝叶斯方法研究

斜拉索是大跨度斜拉桥中最关键的结构构件之一,其动力特性(频率和阻尼等)在大跨度斜拉桥的设计、施工、监测和振动控制中发挥着重要作用,斜拉索阻尼识别对于斜拉索的振动分析和减振设计至关重要。为了实现在环境激励状态下斜拉索阻尼比的高精度识别,并同步对识别结果不确定性进行量化分析,首先通过建立斜拉索模态参数的后验概率密度函数(Probability Density Function, PDF)将模态参数识别转化为求最大后验概率点的约束优化问题,从而得到模态参数的最佳估计(Most Probable Values, MPV);其次推导了负对数似然函数的Hessian矩阵解析表达式,并进一步得到后验协方差矩阵,从中提取和计算变异系数(Coefficient of Variation, COV)以量化模态参数最佳估计的不确定性;最后将所提方法应用于某大跨度斜拉桥斜拉索阻尼比的识别,使用加速度计采集了该桥7根斜拉索的环境振动数据,利用所提方法得到了模态阻尼比的MPV值及其变异系数。研究结果表明：所提方法可以得到目标模态参数的最佳估计,并能够有效量化最佳估计的不确定性,由Hessian矩阵解析方法得到的后...     

隔振系统对斜拉索振动的控制研究

风雨激励下斜拉索的振动对斜拉桥会造成严重的影响,在外部附加阻尼器是一种用来抑制较短斜拉索振动的有效手段。然而,对于较长斜拉索,出于美观要求,阻尼器需要设置在斜拉索的底部,附加阻尼器难以发挥作用。提出一种新的斜拉索隔振系统来减轻斜拉索的振动。隔振系统由隔层橡胶垫块和1个内置阻尼器组成,可安装在斜拉索的锚固端。用具有初应变的单元来表征斜拉索,建立了一个简单的斜拉索-阻尼器系统分析模型,通过计算得到隔振系统下斜拉索的响应,并与设置、未设置外部被动阻尼器时的斜拉索进行了比较。对比显示,提出的斜拉索隔振系统比最优状况下的被动阻尼器减振效果要好,具有更广泛的适用性。     

MR阻尼器对斜拉索振动控制效果的仿真分析

采用基于速度与位移方向的半主动控制算法,用拉索振动方程的差分离散模型对斜拉索与MR阻尼器组成的系统进行面内振动响应的分析。MR阻尼器力学关系选用Spencer现象模型,以斜拉索的位移时程响应的作为减振效果的评价指标。分别分析了拉索在无控、主动、被动及半主动状态下的位移响应,并建立了对应于MATLAB程序的SIMULINK仿真模型。仿真分析结果表明,基于位移和速度方向的半主动控制算法简单有效,并且能取得良好的减振效果,优于被动控制。当MR阻尼器作为被动控制即其输入电压维持在某一特定值时,仍然具有相当于最优被动控制下的最佳制振能力。     

路面随机激励下的汽车非线性悬架系统振动分析

基于滤波白噪声生成法模拟了路面不平度,建立了四分之一车辆悬架系统非线性模型,在此基础上利用统计线性化方法对汽车非线性随机振动时域响应进行了研究,并利用MATLAB／Simulink软件对悬架振动进行了数字仿真。计算结果表明,用统计线性化方法求解汽车悬架系统的非线性随机振动问题是可行而且可靠的,仿真输出量可作为评价汽车平顺性的依据。     

九江长江公路大桥斜拉索振动特性研究

为研究斜拉索在主梁振动形成的端部位移激励下的振动特性,在斜拉索面内振动、理想索、垂度为抛物线和满足Hook定理的假设下,建立了考虑主梁端部激励的斜拉索非线性振动控制方程,阐明了端部位移激励引起斜拉索大幅横向振动的机理.利用动力有限元方法计算九江长江公路大桥的动力特性,根据频率匹配关系,初步确定可能发生大幅振动的斜拉索.利用推导的振动控制方程,对可能发生大幅振动的斜拉索进行数值积分分析,得到了各斜拉索内共振和参数共振的共振区,发现足够的斜拉索阻尼比可以避免斜拉索产生大幅振动.     

移动荷载作用下沥青路面三维有限元分析

针对交通移动荷载引起的沥青路面结构破坏问题,采用竖向静载及移动荷载,利用三维有限元数值法对移动荷载作用下路面各结构层竖向位移和竖向应力分布规律与静力学响应进行了对比分析。结果表明,在移动荷载条件下,半刚性路面结构的竖向位移及竖向压应力较静载相比呈现不同程度的下降。     

重载作用下沥青路面结构三维有限元分析

承受重载交通的沥青路面易出现车辙和裂缝等早期破坏。文章从实际情况出发,利用ANSYS有限元软件对内蒙古境内三种典型半刚性基层沥青路面结构建立三维有限元模型,进行仿真模拟,并施加不同轴重的双圆荷载和水平方向荷载,分析了路面结构的力学响应量,为内蒙古重载高速公路沥青路面结构设计提供一些理论基础。研究表明:在同一轴载作用下,结构三的半刚性层底拉应力是结构一的1.5倍,是结构二的1倍;轴载由100 k N增加到120 k N时,沥青层层底拉应力增加了11.1%。     

斜拉桥斜拉索局部弯曲应力分析

在活载作用下，斜拉索的倾角会发生反复变化，引起拉索局部弯曲应力变化，从而导致斜拉索的疲劳。本根据引起斜拉索倾角变化的原因，分只考虑拉索垂度的影响及既考虑拉索的垂度又考虑锚固点处梁的变位（挠度和转角）两部分对斜拉索局部弯曲应力的变化幅度进行了分析。本的分析表明，局部弯曲应力幅占总应力幅的45％左右，对斜拉索疲劳有较大的影响。最后，介绍了几种可以减小这部分应力变化的方法。     

千米级斜拉桥斜拉索相关参数计算方法

为解决千米级斜拉桥的斜拉索无应力长度及索力的计算问题,推导了用悬链线理论计算斜拉索无应力长度的公式,建立了考虑垂度及斜度影响的振动微分方程,在此基础上同国内外频率法索力计算4种实用计算公式进行了比较,结果表明该方法具有高精度和计算方便的特点,应用于苏通大桥索力测试中,能够满足其精度要求.     

关于斜拉索预埋管测量放样参数的修正

在斜拉桥施工中,通过计算发现,设计图纸提供的索管倾角未考虑斜拉索自重产生的垂度的影响,如不予以修正,拉索外侧钢铰线外护套将与预埋管相抵触,发生摩擦,从而影响索力,必须对拉索预埋管测量放样参数予以修正。其次主梁采用悬臂施工,斜拉索预埋管放样参数还应考虑主梁预拱度的影响。     

微椭圆截面斜拉索风致振动特性与机理

斜拉桥斜拉索在生产、运输、安装和运营过程中,在各种因素的作用下,有可能使得其截面形状不再是标准的圆截面,经过调研与统计,部分斜拉索具有长短轴之比接近1的微椭圆截面,研究微椭圆截面斜拉索气动力和风致振动特性具有重要工程价值。通过对3种长短轴之比（L/D=1.05,1.10及1.15）的微椭圆斜拉索模型进行测力和测振风洞试验,对比分析了微椭圆斜拉索与标准圆柱斜拉索的风致振动特性,研究了雷诺数、风攻角和长短轴之比对风致振动特性的影响规律,并尝试运用Den Hartog驰振准则对振动机理进行分析。研究结果表明：斜拉索的截面由标准圆变为微椭圆之后,在某些风攻角下振动更加剧烈,发生振动的雷诺数范围更宽,起振雷诺数更低;振动中心随雷诺数的变化曲线与标准圆柱斜拉索不同,并且随风攻角而异;大幅振动主要发生在临界区和超临界区,对应雷诺数为Re=2.5×10⁵~4.0×10⁵,风攻角则在α=10°~30°和α=60°~80°范围之内;风致振动特性随雷诺数的变化规律与长短轴之比不是简单的单调关系,而是与风攻角相关;根据Den Hartog驰振准则判断可能发生驰振的区域与试验中实际发生振动的区域吻合较好。     

基于虚拟激励法的大跨度斜拉拱桥随机响应

通过建立空间结构有限元模型,利用一种计算效率很高的随机振动理论-虚拟激励法对大跨度斜拉拱桥的随机振动地震响应进行了研究.将该桥的动力特性以及由施加于该桥纵向激励、纵 竖向激励、横 竖向激励、纵 竖 横向激励所得到的随机振动地震响应,与相同跨径的钢管混凝土拱桥进行对比分析,可以得到大跨度斜拉拱桥中斜拉索的存在改善了主拱肋拱脚附近的受力,提高了拱桥的抗震性能.     

基于虚拟激励法的大跨度斜拉拱桥随机响应

通过建立空间结构有限元模型,利用一种计算效率很高的随机振动理论—虚拟激励法对大跨度斜拉拱桥的随机振动地震响应进行了研究。将该桥的动力特性以及由施加于该桥纵向激励、纵＋竖向激励、横＋竖向激励、纵＋竖＋横向激励所得到的随机振动地震响应,与相同跨径的钢管混凝土拱桥进行对比分析,可以得到：大跨度斜拉拱桥中斜拉索的存在改善了主拱肋拱脚附近的受力,提高了拱桥的抗震性能。     

大跨度桥梁颤、抖振分析:有限元及随机参数激励解

开发了分析大跨度桥颤振失稳、抖振响应及其之间相互影响的有限元程序。在随机参数激励(RPE)分析中采用颤振导数代替以前研究人员使用的指数函数,这使有限元的求解成为可能,并使RPE分析比以前节省时间。使用该有限元程序,多个模态可以很容易地包括在颤、抖振的分析中。在颤振分析中,用户可以选择RPE方法或特征值方法;在抖振分析中,可以选择RPE或谱分析法。     

章镇桥斜拉索防护及使用寿命分析

斜拉桥拉索为斜拉桥的生命线,通过浙江省上虞章镇斜拉桥23年运行及近期荷载试验为实例,对拉索防护、拉索锚固区设计施工进行分析探讨。     

公路桥梁斜拉索线形参数实用计算方法

从斜拉索的基本线形方程出发,推导有工程应用价值的斜拉索参数,提出基于移动坐标原点的斜拉索简化计算方法,并将该方法与文献资料进行对比分析。此外,还利用excel单变量求解函数和宏命令,以形成简单实用的斜拉索计算表格,并通过算例验证该方法的正确性。