基于索梁相关振动的斜拉索车致非线性振动研究

发布时间：2017-05-17 16:20

  本文关键词：基于索梁相关振动的斜拉索车致非线性振动研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大跨度斜拉桥结构轻柔,桥上拉索通常具备大柔度、轻质量、低阻尼等特点,极易在交通、风等荷载激励下发生较频繁和较大幅值的振动,加剧拉索的疲劳损伤。本文以主跨600m铁路斜拉桥为工程背景,通过列车-线路-桥梁耦合动力仿真分析求得桥梁主体结构(主梁、桥塔)动力响应,将其作为斜拉索端部激励,采用大刚度法求解单根拉索的局部振动响应,探讨列车荷载激励下斜拉索局部振动特性。首先,介绍了斜拉索车致振动的动力分析模型,包括列车-线路-桥梁耦合振动模型的说明以及斜拉索非线性局部振动响应求解理论的阐述。其次,根据主跨600m斜拉桥的结构形式、设计参数,详细叙述了斜拉桥全桥模型、斜拉索单索模型的建立过程,并对两类模型分别进行模态分析比较。再次,通过对以200km/h车速运行的CRH2列车激励下的桥梁主体结构动力响应以及拉索局部振动响应进行时频分析比较,探讨桥梁主体结构与拉索振动特性的相关。结果表明,列车荷载激励下斜拉桥主体结构振动所包含的频率成分与拉索自振频率接近时,能量易于在索梁间传递,且这部分频率成分占比越大,越容易引发拉索主共振。另外,根据以200-350km/h设计时速运行的CRH2列车激励下的斜拉索局部振动响应变化规律进行探讨,得出拉索局部振动特性对车速变化较敏感,车速越大,越容易激起基频频率相对较高的拉索发生1阶主共振。最后,分别建立了外置阻尼器模式以及Rayleigh阻尼模式的斜拉索-阻尼器系统,探讨粘性阻尼系数以及参考频率的取值对1阶主共振拉索局部振动响应的影响,同时对采用两种不同阻尼模式的拉索的动力响应进行了比较分析。研究表明,粘性阻尼系数以及参考频率的取值对拉索减振效果的影响明显,当拉索1阶模态阻尼比取值相同时,采用Rayleigh阻尼模型能较好地反应阻尼器的模态阻尼贡献。
【关键词】：斜拉桥 斜拉索 车致振动 索梁振动相关性 局部振动响应
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.3;U448.27
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 斜拉索振动问题11-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 端点位移激励下拉索振动求解方法及模型简化13-14
• 1.2.2 车辆荷载激励下拉索振动响应分析14-16
• 1.2.3 斜拉索振动控制16-17
• 1.3 本文研究目的、主要研究内容17-19
• 1.3.1 研究目的17
• 1.3.2 研究内容17-19
• 第2章 斜拉索车致振动的动力分析模型19-26
• 2.1 列车-线路-桥梁耦合动力仿真分析模型19-23
• 2.1.1 机车车辆动力学模型19-20
• 2.1.2 轨道动力学模型20-22
• 2.1.3 桥梁动力学模型22
• 2.1.4 轮轨、桥轨相互作用关系22-23
• 2.2 斜拉索非线性振动求解方法23-25
• 2.2.1 基于大刚度法的斜拉索振动分析模型23-24
• 2.2.2 斜拉索非线性时程计算理论24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 桥梁动力特性分析26-37
• 3.1 工程背景26-29
• 3.2 桥梁有限元模型建立29-33
• 3.2.1 全桥有限元模型建立29-31
• 3.2.2 斜拉索单索有限元模型建立31-33
• 3.3 桥梁有限元模型建立桥梁自振特性分析33-36
• 3.3.1 全桥自振特性分析33-34
• 3.3.2 斜拉索单索自振特性分析34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 斜拉索车致非线性振动分析37-50
• 4.1 列车荷载作用下斜拉桥索梁振动的相关性37-42
• 4.2 车速对斜拉索非线性振动的影响42-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第5章 考虑阻尼装置的斜拉索非线性振动分析50-74
• 5.1 斜拉索-阻尼器系统(外置阻尼器模式)动力分析51-63
• 5.1.1 动力分析模型51-52
• 5.1.2 动力响应分析52-63
• 5.2 斜拉索-阻尼器系统(Rayleigh阻尼模式)动力分析63-68
• 5.2.1 动力分析模型63-64
• 5.2.2 动力响应分析64-68
• 5.3 斜拉索-阻尼器系统动力响应比较68-73
• 5.4 本章小结73-74
• 结论与展望74-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文参加的科研项目80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李小珍;刘桢杰;辛莉峰;刘德军;;列车荷载作用下矮塔斜拉桥索梁振动的相关性[J];西南交通大学学报;2015年05期

2 雷虎军;李小珍;;非一致地震激励下列车—轨道—桥梁耦合振动及行车安全性研究[J];中国铁道科学;2014年06期

3 李小珍;雷虎军;朱艳;;车-轨-桥动力系统中Rayleigh阻尼参数分析[J];振动与冲击;2013年21期

4 王涛;沈锐利;李洪;;斜拉桥索-梁相关振动概念及其研究方法初探[J];振动与冲击;2013年20期

5 陈林;孙利民;;用于阻尼器试验的斜拉索等效模型建模[J];工程力学;2012年S2期

6 龙俊贤;熊涛;;斜拉桥索梁耦合振动研究[J];交通科技;2012年05期

7 周国良;李小军;刘必灯;彭小波;迟明杰;;大刚度法在结构动力分析中的应用、误差分析与改进[J];工程力学;2011年08期

8 李小珍;刘德军;晋智斌;;大跨度铁路悬索桥车-线-桥耦合振动分析[J];钢结构;2010年12期

9 陈丕华;王修勇;陈政清;殷习军;孙洪鑫;;斜拉索面内参数振动的理论和试验研究[J];振动与冲击;2010年02期

10 张鹤;谢旭;;车辆荷载作用下大跨度斜拉桥钢和CFRP拉索的非线性振动[J];工程力学;2009年08期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 王涛;斜拉桥拉索的索—梁相关振动研究[D];西南交通大学;2015年

2 申永刚;大跨度CFRP拉索斜拉桥的模态阻尼特性研究[D];浙江大学;2008年

3 周海兵;索—梁组合结构非线性动力学实验研究[D];湖南大学;2007年

4 陈水生;大跨度斜拉桥拉索的振动及被动、半主动控制[D];浙江大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 袁从森;斜拉索振动研究[D];西南交通大学;2012年

2 王涛;斜拉桥拉索参数振动的理论与数值分析[D];西南交通大学;2009年

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本文编号：373827