移动荷载作用下悬索桥动力特性分析

作     者：王智文 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘扬;钱长照

授予年度：2012年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：悬索桥 动力特性 移动荷载 动力响应 

摘      要：悬索桥结构的特点是跨度大,柔度高,对台风、地震以及车辆移动荷载等动荷载作用较为敏感,这都与结构的动力特性（自振频率、振型、阻尼）密不可分。悬索桥结构在移动荷载作用下的动力响应是本文对结构进行动力特性分析的最终目的。移动荷载作用下悬索桥的动力响应结果不仅仅和结构自身的振动特点有关,也和外荷载的作用性质有关。 本文以南溪长江大桥为工程背景,对单跨悬索桥的振动特性进行了论述,采用大型有限元计算软件MIDAS/CIVIL建立了该桥的空间力学有限元计算模型,分析单跨式悬索桥的动力特性和结构刚度参数对其的影响以及移动荷载作用下桥梁的动力响应等问题。 首先在单跨悬索桥自由振动特性分析的基础上,叙述了悬索桥作为连续体空间耦合自由振动的基础微分-积分方程以及竖向挠曲自由振动和扭转自由振动的方程的过程;并对现有的悬索桥基频近似计算公式作了简要的评价。其次利用子空间迭代法计算了该桥的自振频率,以及分析了相应振型特征,结合计算结果对单跨悬索桥的动力特性进行了讨论,然后针对单跨悬索桥结构刚度变化对其竖向、横向和扭转振动频率的影响规律进行了探讨。再次在悬索桥动力特性分析的基础上,对该桥在车辆移动荷载作用下的动力时程响应进行了研究分析,计算分析了不同大小值的三角形荷载以不同速度过桥时结构的内力、位移等振动响应结果。