斜拉索的非线性振动分析

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1、摘要斜拉桥在现代桥梁建设中应用广泛，其在跨度上和经济上的优越性也是其他桥型无可比拟的。但斜拉索的振动尤其是非线性振动问题一直是研究的一个重点和难点。索的非线性振动可能导致拉索损伤或者腐蚀，甚至会危及到桥梁结构的寿命。本文主要研究了斜拉索的非线性振动。分析了斜拉索的非线性的影响因素，即斜拉索的垂度效应、弯矩和轴力组合效应以及结构大位移效应，并讨论了针对各种因素可采取的有效处理方法。讨论了拉索非线性振动的机理，并建立了单自由度的斜拉索的非线性自由振动模型和两自由度的斜拉索风雨振动模型，并针对模型建立了运动方程，利用数学知识、弹塑性力学知识等对斜拉索的运动方程进行

2、了简化，对拉索的单模态振动进行了数值分析，并应用案例对考虑抗弯刚度和不考虑抗弯刚度两种情况下拉索的非线性自由振动进行了分析，且对其振动的影响因素和影响的具体过程进行了分析总结，得出了有用的结论。在对风雨振动进行研究的时候，重点从风雨激振的成因、振动机理、振动特征、振动模型和振动方程建立和求解上来分析，并讨论了各参数对拉索风雨激振的影响，得到了一些结论。本文还对索桥耦合的非线性振动进行了简要的分析，建立了拉索和桥面质量块两自由度模型，并推导了振动方程。在实例分析中，通过改变拉索的刚度来模拟斜拉索的损伤，研究了拉索损伤对索桥耦合结构的非线性动力特性和精力特性的影

3、响，并对结果进行了比较，得出了相关结论。7文中还对斜拉索单元的几种模拟方法进行了简单探讨和比较，并对斜拉索振动的减振措施进行了分析，得出了一些有用的结论。关键词：斜拉桥；斜拉索；非线性振动；自由振动；风雨振动；模态分析；损伤；动力分析；有限元ABSTRACTCable-stayedbridgeshavebeenwidelyusedinmodembridgeconstructions．ItissuperiortoanyotherkindsofbridgeswithrespecttospanandeconomicalefficiencyandSOon．Never

4、theless，thevibrationespeciallynonlinearvibrationofstaycableshasbeenalwaysakeypointanddifficultpoint．Thenonlinearvibrationofstaycablesmaycausedamageandcorrosionofstaycables，andevencanendangertheworkinglifeofcable—stayedbridges．Thisarticlemainlytalkingaboutthenonlinearvibrationofstay

5、cables．Inthefirst，itdiscussthefactorsthatinfluenceonnonlinearityofstaycablessuchassageffect，bendingmomentandaxialforceeffectandlargedisplacementeffect，anditresearchseffectivemethodstodealwiththeseeffect．Then，thispapertalksaboutthemechanismofthenonlinearvibration，andmakingmodelsofSD

6、OFnonlinearfreevibrationandTDOFnonlinearrain．wind．inducedvibration．Someequationsarebuiltwhichthenaresimplifiedbyusingmathematical，elastic-plasticmechanicsknowledgeandSOon．Forthesingle-modefreevibration，numericalanalysisisgived，andsomecomparisonisobtainedbyexamplesofconsideringbendi

7、ngrigidityofstaycableswhetherornot．atlastsomeusefulconclusionsareacquired．Whendiscussingaboutnonlinearrain—wind-inducedvibration，itmainlycontainscauseofformation，mechanism，characteristic，mode，factor，equationsandrelevantsolutionofthevibration．Inthelastpartofthepaper，coupledvibration

8、ofcablesandbridgearediscus