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某大跨悬索桥抖振动力可靠性研究

甘文  
【摘要】:随着桥梁向大跨、轻柔方向发展,由紊流风引起的桥梁抖振以及相应的动力可靠性问题已经成为越来越多学者研究的对象。本文在现有抖振理论和动力可靠性理论的基础上,以某大跨悬索桥为工程背景,研究了其抖振响应及动力可靠性问题。本文主要完成了以下的工作: 首先,介绍了抖振时域分析方法,内容包括脉动风速场的模拟以及抖振计算的准定常理论,详细推导了根据模拟的脉动风速时程求节点抖振力时程的公式,编制了相应的APDL 命令流完成了抖振力的实现,计算了该悬索桥的风致抖振响应。 其次,基于首次超越机制,在随机过程为平稳、正态、各态历经过程的基础上,推导了相应的计算单个构件或节点动力可靠度的公式,以及应用简化的串联失效模式计算结构系统抖振动力可靠概率的公式。在此基础上,采用5 种不同的可靠度公式计算了悬索桥主梁上7 个节点处的可靠概率,其中考虑了不同风速不同攻角以及不同时距的影响,比较了主梁各节点可靠概率随风速、风攻角、时距等的变化情况,并比较了各公式计算的差异,最后简单计算了悬索桥主梁系统的可靠概率界限。通过计算认为该悬索桥主梁的首超动力可靠度能够满足刚度的要求。 最后,在假定结构疲劳寿命服从威布尔分布的基础上,推导了相应的疲劳可靠度公式。基于时域抖振计算得出的悬索桥主缆应力时程,采用雨流计数法编制了相应的程序,统计了应力脉的频次数。在此基础上计算了悬索桥主缆3 个不同单元的疲劳可靠概率。结果表明,该悬索桥主缆有足够的疲劳可靠度。


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