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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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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

刚构体系斜拉桥塔柱计算长度系数求解方法研究

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...

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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工程力学 2023年

作者：康厚军钱登宇苏潇阳张晓宇丛云跃广西交通设计集团有限公司广西大学土木建筑工程学院

斜拉桥塔柱计算长度的取值是验算其承载能力极限状态的关键问题。基于斜拉桥中拉索对桥面梁起弹性支撑作用的受力特点，针对刚构体系斜拉桥塔柱计算长度取值问题提出了一个新方法和力学模型，即传递矩阵法和三梁离散弹簧模型。该模型将... 详细信息

斜拉桥塔柱计算长度的取值是验算其承载能力极限状态的关键问题。基于斜拉桥中拉索对桥面梁起弹性支撑作用的受力特点，针对刚构体系斜拉桥塔柱计算长度取值问题提出了一个新方法和力学模型，即传递矩阵法和三梁离散弹簧模型。该模型将塔柱和主梁视为考虑轴向变形影响的欧拉伯努利梁，将斜拉索简化为有质量的弹簧。利用传递矩阵法进行求解，通过考虑边界条件以及连续性条件，推导出系统的稳定特征方程，进而得出塔柱面内稳定计算长度系数。最后，通过算例分析和有限元计算结果的对比，验证了本文所提出的理论和方法的可行性，能够满足刚构体系独塔斜拉桥计算分析和塔柱计算长度评估的需要。

关键词：斜拉桥塔柱传递矩阵法计算长度系数有限元方法

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

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

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工程结构多刚度尺度分析与模态理论

动力学与控制学报 2023年第4期21卷 15-22页

作者：丛云跃康厚军郭铁丁苏潇阳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

当前工程结构设计大多基于成熟的线性振动理论,未综合考虑非线性、多尺度等特性的影响,导致各类工程振动问题频发,减振措施失效.首先,本文以质量弹簧系统为例,对系统刚度比和质量比等关键参数开展分析,指出刚度比对系统模态具有显著影响... 详细信息

当前工程结构设计大多基于成熟的线性振动理论,未综合考虑非线性、多尺度等特性的影响,导致各类工程振动问题频发,减振措施失效.首先,本文以质量弹簧系统为例,对系统刚度比和质量比等关键参数开展分析,指出刚度比对系统模态具有显著影响;再者,简述大跨桥梁动力学研究现状,从系统全局动力学角度,根据非线性动力学分析和有限元分析,提出工程结构多刚度尺度概念,分析并指出多刚度尺度耦合系统的全局模态、局部模态和混合模态基于不同刚度尺度的定义.为建立桥梁全局动力学模型和理论,桥梁非线性动力学研究奠定基础.

关键词：工程结构多刚度尺度全局模态局部模态混合模态

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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

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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

《结构动力学》中多频激励多自由度系统稳态解的新方法

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动力学与控制学报 2021年第2期19卷 91-98页

作者：康厚军丛云跃郭铁丁广西大学土木建筑工程学院南宁530004 湖南大学土木工程学院长沙410082 广西大学工程力学研究中心南宁530004

本文建立了一种多频激励下多自由度系统的特征值和稳态解的解析求解新方法.基于叠加原理,首先将稳态响应根据激励频率数量展开成多个简谐响应的叠加;其次,根据简谐平衡原理,将弹簧力、激励荷载以及惯性力分解成同样个数的对应荷载叠加;... 详细信息

本文建立了一种多频激励下多自由度系统的特征值和稳态解的解析求解新方法.基于叠加原理,首先将稳态响应根据激励频率数量展开成多个简谐响应的叠加;其次,根据简谐平衡原理,将弹簧力、激励荷载以及惯性力分解成同样个数的对应荷载叠加;再次,根据达朗贝尔原理建立弹簧和质点的动态平衡方程;最后,根据传递矩阵法进行求解.通过4自由度系统的算例表明该方法求解结果和振型叠加法完全一致.研究表明该方法可同时求解特征值问题和系统的稳态解,在求解稳态解时不需先求特征值问题.

关键词：稳态解强迫振动多频激励传递矩阵法叠加原理