山区人行悬索桥动力特性及风环境分析
发布时间：2021-01-22 14:09
本文以某山区人行悬索桥为工程背景,利用有限元软件Midas/Civil 2015建立了空间结构模型,比较了质量矩阵模式在其自振特性分析中的差异性,并采用一致质量矩阵模式进行了动力特性计算,分析了主缆、吊杆和索塔刚度变化对其自振特性的影响;进行了山区桥址风场实测,分析了风速、风向、风级变化规律和实测脉动风特性;通过设置不同工况进行对比分析,研究了交叉吊索系统和中央扣对结构抗风稳定性的影响;提出了结构优化方案,将竖向交叉索、水平交叉索和单联刚性中央扣联合运用到优化方案中,并对采取抗风措施后的优化方案进行了动力特性分析。得到的具体研究成果包括:（1）选用不同的质量矩阵模式会对该桥自振特性分析产生差异性,在柔性人行悬索桥动力特性分析中,建议低阶模态的提取采用集中质量矩阵模式和一致质量矩阵模式均可,对于高阶模态的提取需要采用一致质量矩阵模式。（2）该人行悬索桥第一阶自振频率较低,结构柔度较大,正对称扭弯频率比较低,抗扭刚度较弱,抗风稳定性较差;主缆刚度变化对该桥侧弯和竖弯基频影响较小,对该桥扭转基频影响相对较大,吊索和索塔刚度变化对该桥侧弯、竖弯和扭转基频的影响均较小。（3）山区桥址处风速、风向...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-(a)全桥
-17-(j)第 10 阶图 2-4 振型分布图由表 2-4 和图 2-4 计算结果，可以发现：(1)该人行悬索桥第一阶自振频率为 0.245 2 Hz，表明结构柔度较大。(2)前 7 阶振动模态均以加劲梁振动为主。一阶正对称侧弯为第一振型，频率 0.245 2 Hz，表明该桥侧向抗弯刚度较弱；扭转出现在第 3 阶，频率 0.391 0 Hz，结构正对称扭弯频率比（一阶正对称扭转频率与一阶正对称竖弯频率的比值）
.1.1 桥位处气象条件及地形地貌特征(1)气象条件本文研究的人行悬索桥桥址所在地区四季分明，春秋季节时间较长，冬节时间较短，夏季气候凉爽。年平均气温在 8 摄氏度左右，日平均气温低10℃的严寒期在 2 个月左右。(2)地形地貌跨越谷地所在区域属剥蚀山地地貌，沟谷深切，地形复杂，桥位处卫星如图 3-2 所示。桥梁跨越位置沟谷宽度约 160 m，谷底（最低处）高程为+594.（1985 国家高程系，下同），锚固墩位置处的地面高程为+672～690 m，两坡均为岩质边坡，西南岸岸坡坡角约 25°～35°，东北岸岸坡坡角约 30°～40地两岸植被较发育，主要为林地，崖边植被茂密。
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗风缆对人行悬索桥动力特性和静风稳定性的影响[J]. 吴长青,张志田,吴肖波. 桥梁建设. 2017(03)
[2]提高大跨度人行悬索桥抗风稳定性措施的效果分析[J]. 何恺,郭坤,马亮. 世界桥梁. 2017(03)
[3]内倾式双主缆悬索桥动力特性及颤振性能研究[J]. 夏锦林,李珂,葛耀君,周超. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(06)
[4]复杂地形桥位风场空间分布特性数值模拟[J]. 薛亚飞,刘志文. 公路交通科技. 2016(05)
[5]台风“苏力”近地风场脉动特性实测研究[J]. 李波,张星灿,杨庆山,杨靖波. 建筑结构学报. 2015(04)
[6]基于气象及风压数据的辽宁电力系统风区分级研究[J]. 朱义东,王飞,周吉刚,张远博. 东北电力技术. 2014(12)
[7]超大跨径CFRP主缆悬索桥动力特性参数分析[J]. 李翠娟,徐勋,强士中. 西南交通大学学报. 2014(03)
[8]基于经验线性涡激力的桥梁涡激振动TMD控制[J]. 喻梅,廖海黎,李明水,马存明,贾宏宇,罗楠. 工程力学. 2013(06)
[9]某大跨悬索桥动力特性与地震响应参数分析[J]. 彭益华,周里鸣,唐必刚. 中外公路. 2013(02)
[10]钢桁架悬索桥颤振稳定性能研究[J]. 白桦,李宇,李加武,刘健新. 振动与冲击. 2013(04)
博士论文
[1]大跨度悬索桥悬吊体系参数振动研究[D]. 李周.华南理工大学 2013
[2]超大跨CFRP缆索悬索桥力学性能研究[D]. 孙胜江.长安大学 2013
[3]西部山区谷口处桥位风特性观测与风环境数值模拟研究[D]. 张玥.长安大学 2009
[4]沿海和山区强风特性的观测分析与风洞模拟研究[D]. 庞加斌.同济大学 2006
硕士论文
[1]刘家峡悬索桥静力及动力特性分析[D]. 石昌雨.兰州交通大学 2013
[2]悬索管道桥的静动力及抖振分析[D]. 李冰.大连理工大学 2010
[3]悬索结构理论分析与数值模拟研究[D]. 纪宗升.中国石油大学 2010
[4]野三河大型悬索跨越结构的受力分析及优化计算[D]. 邓翊华.中国石油大学 2009
本文编号：2993367
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-(a)全桥
-17-(j)第 10 阶图 2-4 振型分布图由表 2-4 和图 2-4 计算结果，可以发现：(1)该人行悬索桥第一阶自振频率为 0.245 2 Hz，表明结构柔度较大。(2)前 7 阶振动模态均以加劲梁振动为主。一阶正对称侧弯为第一振型，频率 0.245 2 Hz，表明该桥侧向抗弯刚度较弱；扭转出现在第 3 阶，频率 0.391 0 Hz，结构正对称扭弯频率比（一阶正对称扭转频率与一阶正对称竖弯频率的比值）
.1.1 桥位处气象条件及地形地貌特征(1)气象条件本文研究的人行悬索桥桥址所在地区四季分明，春秋季节时间较长，冬节时间较短，夏季气候凉爽。年平均气温在 8 摄氏度左右，日平均气温低10℃的严寒期在 2 个月左右。(2)地形地貌跨越谷地所在区域属剥蚀山地地貌，沟谷深切，地形复杂，桥位处卫星如图 3-2 所示。桥梁跨越位置沟谷宽度约 160 m，谷底（最低处）高程为+594.（1985 国家高程系，下同），锚固墩位置处的地面高程为+672～690 m，两坡均为岩质边坡，西南岸岸坡坡角约 25°～35°，东北岸岸坡坡角约 30°～40地两岸植被较发育，主要为林地，崖边植被茂密。
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗风缆对人行悬索桥动力特性和静风稳定性的影响[J]. 吴长青,张志田,吴肖波. 桥梁建设. 2017(03)
[2]提高大跨度人行悬索桥抗风稳定性措施的效果分析[J]. 何恺,郭坤,马亮. 世界桥梁. 2017(03)
[3]内倾式双主缆悬索桥动力特性及颤振性能研究[J]. 夏锦林,李珂,葛耀君,周超. 华中科技大学学报(自然科学版). 2016(06)
[4]复杂地形桥位风场空间分布特性数值模拟[J]. 薛亚飞,刘志文. 公路交通科技. 2016(05)
[5]台风“苏力”近地风场脉动特性实测研究[J]. 李波,张星灿,杨庆山,杨靖波. 建筑结构学报. 2015(04)
[6]基于气象及风压数据的辽宁电力系统风区分级研究[J]. 朱义东,王飞,周吉刚,张远博. 东北电力技术. 2014(12)
[7]超大跨径CFRP主缆悬索桥动力特性参数分析[J]. 李翠娟,徐勋,强士中. 西南交通大学学报. 2014(03)
[8]基于经验线性涡激力的桥梁涡激振动TMD控制[J]. 喻梅,廖海黎,李明水,马存明,贾宏宇,罗楠. 工程力学. 2013(06)
[9]某大跨悬索桥动力特性与地震响应参数分析[J]. 彭益华,周里鸣,唐必刚. 中外公路. 2013(02)
[10]钢桁架悬索桥颤振稳定性能研究[J]. 白桦,李宇,李加武,刘健新. 振动与冲击. 2013(04)
博士论文
[1]大跨度悬索桥悬吊体系参数振动研究[D]. 李周.华南理工大学 2013
[2]超大跨CFRP缆索悬索桥力学性能研究[D]. 孙胜江.长安大学 2013
[3]西部山区谷口处桥位风特性观测与风环境数值模拟研究[D]. 张玥.长安大学 2009
[4]沿海和山区强风特性的观测分析与风洞模拟研究[D]. 庞加斌.同济大学 2006
硕士论文
[1]刘家峡悬索桥静力及动力特性分析[D]. 石昌雨.兰州交通大学 2013
[2]悬索管道桥的静动力及抖振分析[D]. 李冰.大连理工大学 2010
[3]悬索结构理论分析与数值模拟研究[D]. 纪宗升.中国石油大学 2010
[4]野三河大型悬索跨越结构的受力分析及优化计算[D]. 邓翊华.中国石油大学 2009
本文编号：2993367
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