考虑松弛特性的斜拉索面内非线性振动分析-武汉理工大学学报.PDF

交通科学 第 33 卷 　第 6 期 武 汉 理 工 大 学 学 报 ( 与工程版) Vol . 33 　No . 6 2009 年 12 月 J our nal of Wuhan U niver sit y of Technolo gy Dec . 2009 ( Tran sport ation Science Engineering) 考虑松弛特性的斜拉索面内非线性振动分析 1 , 2) 1) 1) 2) 王 　波 　汪正兴 　钟继卫 　张海龙 ) ) ( 1 ) ( 2 ) 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 　武汉 　430033 　华中科技大学土木工程与力学学院 　武汉 　430074 摘要 :基于牛顿运动定律及 Galerkin 模态截断原理 ,考虑拉索的垂度 、大位移引起的几何非线性及 拉索初始静平衡特性 ,根据拉索振动过程中的索力变化状态 ,推导并统一了斜拉桥拉索振动过程 中松弛和无松弛状态下的斜拉桥拉索承受梁端竖向激励下的单变量双控制耦合振动微分方程组. 采用龙格库塔分段逐步时程积分方法求解该方程组 ,得出了拉索振动过程中的松弛和非松弛状态 交替变化的全过程 ,并从物理意义及几何意义上详细解释了拉索振动松弛特性的变化规律. 最后 , 以拉索振动索力为状态变量 ,有哪些信誉好的足球投注网站求解了拉索振动松弛的最小激励振幅、最大初始索力以及频率 匹配关系. 分析研究表明:在同时满足拉索垂跨比较大且拉索振动幅值较大时 ,才会出现拉索振动 松弛特性 ,考虑拉索松弛特性对拉索振动幅值影响不大 ,但是对振动过程中位移的分布有较大改 变. 关键词 :斜拉索 ;参数振动 ;松弛特性 ;分段时程积分 中图法分类号 :U443 . 38 DOI :10 . 3963/ j . i ssn .. 2009 . 06 . 034 　　斜拉桥拉索的振动由两部分组成 ,第一部分 推导并统一了图 1 坐标系下的斜拉桥拉索振动过 由直接作用在拉索上的荷载而引起 ,如斜拉索的 程中考虑松弛和无松弛状态下的振动微分方程 风致抖振 、涡激共振 ,尾流驰振 ,风雨振等 ,第二部 组. 分为由支撑于拉索两端的桥面主梁 、桥塔的振动 引起 ,此类振动进而又能分为由塔端 、梁端位移激 励引起的“塔 - 索 - 梁”结构之间的非线性强迫共 振和参数振动[ 1 ] . 尤其是现代斜拉桥均采用密索 体系 ,拉索固有频率分布广 ,且拉索和主梁振动的 基频均较低 ,容易满足拉索参数共振和强迫共振 的条件 ,较易激起拉索大幅振动 ,甚至可能在拉索 振动过程中出现松弛特征[23 ] . 拉索松弛将引起全桥斜拉索索力重新分配 , 图 1 　斜拉索受索端激励振动模型 严重影响斜拉桥的受力性能和主梁 、桥塔的挠度 1 . 1 　拉索振动无松弛 及变形 ,在施工和运营阶段应以避免. 当拉索振动无松弛时 ,不考虑拉索模态阻尼 , 得到拉索振动平衡微分方程