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CFRP索斜拉桥的索-浅拱模型及面内自由振动分析

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固体力学学报 2018年第3期39卷 316-327页

作者：丛云跃康厚军苏潇阳湖南大学土木工程学院

论文针对斜拉桥的受力特点，基于索和浅拱的经典动力学运动方程，结合拉索与浅拱之间的耦合边界条件，并且考虑两者的几何非线性，建立了斜拉桥的多索-浅拱面内自由振动模型．将浅拱分段处理，结合索、浅拱连接处的动态平衡条件，应用... 详细信息

论文针对斜拉桥的受力特点，基于索和浅拱的经典动力学运动方程，结合拉索与浅拱之间的耦合边界条件，并且考虑两者的几何非线性，建立了斜拉桥的多索-浅拱面内自由振动模型．将浅拱分段处理，结合索、浅拱连接处的动态平衡条件，应用分离变量法，建立多索-浅拱模型的面内自由振动理论．以双索浅拱模型为例，求解其特征值问题．同时，建立了相应的有限元模型，有限元计算结果与本文理论分析吻合良好．最后针对CFRP索斜拉桥的关键参数，基于本文的索-浅拱理论，对面内自由振动进一步研究．研究表明：浅拱的矢高在一定范围内变化，仅对某一阶频率产生影响，而其他各阶频率几乎没影响；CFRP拉索能显著改善索-浅拱组合结构的基本动力学特性．

关键词： CFRP索斜拉桥自由振动频率有限元

斜拉桥多索-浅拱-弹性约束模型及面内自由振动

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湖南大学学报（自然科学版） 2021年第7期48卷 138-144页

作者：苏潇阳康厚军皮梓豪丛云跃湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

考虑斜拉桥的初始构型和支座刚度,建立了竖向弹性约束下的多索-浅拱动力学模型.首先基于索和浅拱的经典动力学方程,将浅拱在索-拱耦合处分段,推导了竖向弹性约束多索-浅拱的面内自由振动理论.然后采用分离变量法对其面内特征值问题进行... 详细信息

考虑斜拉桥的初始构型和支座刚度,建立了竖向弹性约束下的多索-浅拱动力学模型.首先基于索和浅拱的经典动力学方程,将浅拱在索-拱耦合处分段,推导了竖向弹性约束多索-浅拱的面内自由振动理论.然后采用分离变量法对其面内特征值问题进行了求解.同时以双索-浅拱模型为例,建立了相应的有限元模型,并将论文方法算出的频率和模态与有限元结果进行对比,从而验证了论文方法和模型的正确性.最后,对竖向弹性约束双索-浅拱的动力学特性进行了系统的参数化分析.结果表明:竖向刚度对系统的动力学特性有着明显的影响.

关键词：多索浅拱动力学模型弹性约束自由振动特征值

多跨下承式拱桥面内全局动力学理论与自由振动研究

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动力学与控制学报 2023年第4期21卷 59-66页

作者：康厚军邓力铭丛云跃广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学工程力学研究中心南宁530004

为弥补高维工程结构有限元分析对结构参数优化设计等的局限,本文基于欧拉伯努利梁理论与传递矩阵法,研究大跨度拱桥面内自由振动问题.首先,基于多跨拱桥的刚度分析,建立系统的全局动力学模型.其次,基于传递矩阵法建立系统的全局动力学理... 详细信息

为弥补高维工程结构有限元分析对结构参数优化设计等的局限,本文基于欧拉伯努利梁理论与传递矩阵法,研究大跨度拱桥面内自由振动问题.首先,基于多跨拱桥的刚度分析,建立系统的全局动力学模型.其次,基于传递矩阵法建立系统的全局动力学理论,最后,以一座四跨下承式拱桥的平面力学模型,求解其面内自由振动时的固有频率与振型,并将所得结果与用同样参数建模的有限元分析结果对比,证明本文所建理论对求解该类问题的有效性与精确性.此外,通过整桥各跨矢跨比、吊杆截面面积、拱肋惯性矩等的多组参数组合分析了该系统面内自振频率的分布规律.结果表明:随着拱桥矢高增大,系统固有频率减小,因拱桥质量的快速增加,对整桥面内刚度影响显著;增大吊杆截面面积可在一定程度内增大拱桥的面内刚度,导致系统频率在一定范围内增大,且观察到Veering现象.

关键词：下承式拱桥传递矩阵法面内自由振动频率振型

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拱暨索拱面内稳定性研究的传递矩阵法

计算力学学报 2020年第1期37卷 98-107页

作者：刘利康厚军苏潇阳丛云跃湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室长沙410082

为探究拱桥面内稳定问题求解的新途径,应用传递矩阵法对径向均布荷载作用下的圆拱面内屈曲微分方程进行解答,利用边界条件导出其特征方程,从而求得其屈曲荷载。同时,结合力法以及拱上荷载集度与轴力的关系,将该理论方法推广到承受集中... 详细信息

为探究拱桥面内稳定问题求解的新途径,应用传递矩阵法对径向均布荷载作用下的圆拱面内屈曲微分方程进行解答,利用边界条件导出其特征方程,从而求得其屈曲荷载。同时,结合力法以及拱上荷载集度与轴力的关系,将该理论方法推广到承受集中荷载的变截面拱以及索拱组合结构的稳定分析中,并和有限元ANSYS计算结果进行对比,验证了本文理论和方法的正确性。最后,研究了不同荷载工况下的边界条件、圆心角和截面惯性矩对拱结构面内稳定性的影响。结果表明,索拱结构的面内稳定性优于纯拱结构。

关键词：传递矩阵法集中荷载变截面索-拱稳定性

基于分叉传递矩阵法的多跨连续刚构桥桥墩有效长度系数

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Journal of Central South University 2024年第2期31卷 542-557页

作者：康厚军郭忠张晓宇苏潇阳丛云跃 State Key Laboratory of Featured Metal Materials and Life-cycle Safety for Composite Structures Guangxi UniversityNanning 530004China School of Civil Engineering and Architecture Guangxi UniversityNanning 530004China Scientific Research Center of Engineering Mechanics Guangxi UniversityNanning 530004China Guangxi Communications Design Group Co.Ltd. Nanning 530004China

桥墩的有效长度系数对桥墩的稳定性和强度十分重要。为解决桥墩的稳定性问题,本文建立了一种便于采用传递矩阵法求解的新颖力学模型,并基于该方法计算了多跨连续刚构桥的有效长度系数。首先,建立n跨刚构桥的一般力学模型,并利用传递矩... 详细信息

桥墩的有效长度系数对桥墩的稳定性和强度十分重要。为解决桥墩的稳定性问题,本文建立了一种便于采用传递矩阵法求解的新颖力学模型,并基于该方法计算了多跨连续刚构桥的有效长度系数。首先,建立n跨刚构桥的一般力学模型,并利用传递矩阵法推导了其在考虑自重荷载情况下的平面内稳定特征方程,进而求得弹性屈曲载荷和有效长度系数,并将其与有限元法得到的结果进行对比,从而验证所提理论和方法的正确性。其次,研究了用碳纤维增强聚合物和超高性能混凝土加固桥墩时,桥墩有效长度系数的变化规律。最后,探讨了边跨与中跨之比、桥面梁刚度以及桥墩刚度对桥墩有效长度系数的影响。结果表明,增强整体结构刚度比增强局部刚度对提高稳定性更有效,桥梁边跨和中跨跨度对有效长度系数的影响较大。同时,还观察到碳纤维增强聚合物加固高度改变时,桥墩有效长度系数变化曲线产生了独特的双峰效应。

关键词：有效长度系数面内稳定性桥墩传递矩阵法刚构桥

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混合体系多塔斜拉桥竖弯刚度评估动力学理论

动力学与控制学报 2020年第4期18卷 26-32页

作者：苏潇阳康厚军丛云跃湖南大学土木工程学院长沙410082

基于斜拉桥的受力特点和形状特征,提出了用于混合体系多塔斜拉桥面内竖弯刚度评估的多梁离散弹簧动力学模型.首先,在课题组相关成果的基础之上,介绍了采用传递矩阵法对不同体系斜拉桥的处理方式.然后,通过使用连续性条件和边界条件,建... 详细信息

基于斜拉桥的受力特点和形状特征,提出了用于混合体系多塔斜拉桥面内竖弯刚度评估的多梁离散弹簧动力学模型.首先,在课题组相关成果的基础之上,介绍了采用传递矩阵法对不同体系斜拉桥的处理方式.然后,通过使用连续性条件和边界条件,建立了混合体系多塔斜拉桥竖弯刚度评估的基本理论.最后,以赤石大桥为例,建立了相应的有限元模型,并将本文方法算出的频率与有限元和实测得到的频率进行对比,表明本文方法的正确性,可用于混合体系多塔斜拉桥面内竖弯刚度的评估.

关键词：混合体系斜拉桥竖弯刚度传递矩阵法特征值

考虑拉索损伤的索-梁组合结构面内自由振动分析

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计算力学学报 2024年

作者：吴俊谕丛云跃康厚军郭铁丁苏潇阳广西大学土木建筑工程学院广西大学工程力学研究中心

为了探究拉索损伤对索-梁组合结构的面内自由振动特性影响，本文引入拉索损伤程度、范围和位置的三个无量纲参数，建立拉索损伤下的单索-悬臂梁组合结构面内动力学模型。应用分离变量法，确定单索-悬臂梁模型的面内自由振动特征值问题... 详细信息

为了探究拉索损伤对索-梁组合结构的面内自由振动特性影响，本文引入拉索损伤程度、范围和位置的三个无量纲参数，建立拉索损伤下的单索-悬臂梁组合结构面内动力学模型。应用分离变量法，确定单索-悬臂梁模型的面内自由振动特征值问题。同时，建立拉索无损和有损下的有限元模型进行对比验证，所得结果与本文理论结果吻合良好。研究表明：拉索损伤一般在拉索垂度或损伤程度、范围较大的情况下，才会对组合结构频率有明显减小；当拉索损伤程度和损伤范围增大到一定值后，高阶频率之间容易出现1:1模态内共振现象；损伤导致的拉索非对称初始构型可导致组合结构的频率增大，组合结构部分混合模态转变为局部模态，部分局部模态转变为混合模态。

关键词：索梁组合结构拉索损伤结构动力学自由振动内共振

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斜拉桥悬臂施工阶段的动力学行为研究

斜拉桥悬臂施工阶段的动力学行为研究

CFRP索斜拉桥面内自由振动的多索梁模型及模态分析

第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：丛云跃康厚军广西大学土木建筑工程学院广西大学工程力学研究中心

为探究斜拉桥在悬臂吊装施工动荷载下的非线性动力学行为,本文以哈密顿原理为基础,建立悬臂端承受集中简谐荷载的索-悬臂梁组合模型。考虑斜拉索的垂度效应,结合索与桥面梁之间的耦合条件,给出索和梁面内运动的偏微分控制方程。大跨径... 详细信息

为探究斜拉桥在悬臂吊装施工动荷载下的非线性动力学行为,本文以哈密顿原理为基础,建立悬臂端承受集中简谐荷载的索-悬臂梁组合模型。考虑斜拉索的垂度效应,结合索与桥面梁之间的耦合条件,给出索和梁面内运动的偏微分控制方程。大跨径斜拉索的基频通常较低,其高阶模态与梁的低阶模态发生内共振的可能性大,为研究其内共振动力学特性,分别选取模态形函数代入伽辽金积分,得到系统离散的常微分运动方程,应用多尺度摄动分析方法推导系统的调谐方程,由Newton-Raphson法求解系统的频率响应、幅值响应和分岔、混沌等非线性动力学行为。研究表明:由于斜拉索的基频通常较低,悬臂端的简谐激励引起拉索的高阶模态与梁的低阶模态发生内共振;通过梁与拉索之间的耦合作用和内共振机制,振动能量在索与梁之间传递,导致拉索发生大幅振动

关键词：斜拉桥悬臂施工高阶模态非线性动力学内共振

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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动力学与控制学报 2017年第6期15卷 494-504页

作者：丛云跃康厚军郭铁丁苏潇阳金怡新湖南大学土木工程学院长沙410082 成都亚佳工程新技术开发有限公司成都610031

为研究斜拉桥中索与梁、索与索之间的耦合振动问题,建立了斜拉桥的单梁-多索力学模型.考虑索的初始垂度引起的几何非线性因素的影响,将多索梁模型分段处理,基于索、梁经典的面内振动的微分方程,通过索、梁连接处的动态平衡条件,建立多... 详细信息

为研究斜拉桥中索与梁、索与索之间的耦合振动问题,建立了斜拉桥的单梁-多索力学模型.考虑索的初始垂度引起的几何非线性因素的影响,将多索梁模型分段处理,基于索、梁经典的面内振动的微分方程,通过索、梁连接处的动态平衡条件,建立多索梁模型面内振动理论.以双索梁为例,应用分离变量法,结合边界条件,求解双索斜拉梁模型平面内自由振动的特征值问题.同时,建立双索梁的有限元模型,有限元所得结果与本文理论研究吻合良好.最后对CFRP索梁模型的各项相关重要参数进行分析,并将本文理论与课题组前期成果进行对比分析.研究表明,CFRP索能极大改善双索梁模型的基本动力学性能.增大拉索轴向刚度能明显提高模型的低阶频率,而梁弯曲刚度的提高对其高阶频率的提高比较明显.

关键词：多索梁模态分析 CFRP索频率有限元