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《大连理工大学》 2011年
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斜拉索非线性静动力理论模型及实验

李世兵  
【摘要】:随着斜拉桥跨径的飞速增长,斜拉索的长度也大大增加,斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,在风雨、地震和交通荷载的作用下,常常引起斜拉索产生大幅度振动,这样就减少了斜拉索的寿命甚至造成拉索的破坏,准确分析斜拉索的静力、动力特性并进行振动控制是斜拉桥设计的重要工作之一。因此,我们有必要深入研究拉索的静力构形和非线性振动特性,为斜拉桥设计和拉索振动控制打下基础。本文完成了以下主要工作: (1)在传统悬链线静力构形的基础上,进一步考虑斜拉索轴向拉伸刚度推导出了斜拉索的更精确的静力构形表达式,并进行了数值分析。在试验室建立了斜拉索模型,分析了不同索力下斜拉索的静力构形,并将斜拉索参数分别代入悬链线法和考虑斜拉索轴向拉伸刚度所得到静力构形表达式,最后将这两种解法画出的静力构形图与试验室斜拉索模型静力构形图做了比较。 (2)考虑斜拉索的几何非线性(重力垂度和初始应力),首先对拉索的振动特性进行了分析,以抛物线和悬链线理论为基础,推导了斜拉索局部横向振动的解析解,然后建立了斜拉索的平面内非线性运动平衡方程,运用Galerkin法对拉索的平面非线性运动平衡方程进行了简化和解耦。以千米级斜拉桥的长索和中长索为例,做了理论计算数据与原型仿真数据对比分析;做了斜拉索非线性动力学试验,并将理论与实验结果做了对比。 (3)在第三章的理论基础上,将斜拉索平面非线性运动平衡方程简化,通过自变量的变换消去了含有平方的非线性项,这样就得到一个类似于软弹簧振动的Duffing方程,并用Melnikov方法对这个哈密顿系统产生混沌的条件进行定性分析。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U448.27;U441

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