论文大跨度钢拱桥H型吊杆水平抗风索耦合系统扭转自振特性分析是关于本文可作为相关专业吊杆论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文吊杆论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要： 将水平抗风索对钢拱桥H型刚性吊杆的约束作用简化为水平弹簧的弹性支承作用,推导了一对水平抗风索的等效扭转弹簧弹性支承刚度计算公式,基于建立的H型吊杆水平抗风索耦合系统扭转振动理论模型,相应提出了耦合系统扭转自振特性求解理论方法,并通过有限元法验证了该方法的准确性；分析了抗风索位置、刚度参数对H型吊杆扭转自振特性的影响规律,据此提出了水平抗风索对H型吊杆第1阶扭转模态振动控制的参数设计方法.研究表明：抗风索安装位置不同,其等效扭转刚度对耦合系统扭转自振特性的影响程度也不同,且抗风索位置决定了耦合系统扭转自振频率增长极限值；抗风索等效扭转刚度决定了吊杆扭转振型结点个数；当仅考虑H型吊杆第1阶扭转振动模态控制时,宜将抗风索设置在吊杆中心位置处,此时随着抗风索等效扭转刚度的逐渐增大,吊杆第1阶扭转自振频率将超越第2阶,相应扭转振型在抗风索位置处的振型节点坐标逐渐趋于0,即吊杆变为几乎完全独立的两段.该文研究成果可为H型吊杆的水平抗風索减振优化设计提供重要依据.关键词： 水平抗风索；钢拱桥； H型吊杆； 等效扭转刚度； 扭转自振特性
中图分类号： TU311.3； TU312+.1文献标志码： A文章编号： 10044523（2017）04062010
DOI：10.16385/j.cnki.issn.10044523.2017.04.013
引言
制作和养护方便的H型刚性吊杆,在钢拱桥中应用较为普遍.然而,这种具有钝体截面形式的开口薄壁钢结构杆件,长细比大,阻尼小,且扭转基频偏低,在风荷载下易发生风致扭转颤振等多种有害振动,严重影响桥梁正常运营甚至危及桥梁整体安全[12].工程界常采用调谐质量阻尼器[34]、气动措施[5]或水平抗风索[67]等方法抑制H型吊杆的风致振动.其中水平抗风索减振措施,通过抗风索将各吊杆串联形成索杆耦合系统,使各吊杆运动相互牵连,增加吊杆整体刚度,提高吊杆自振频率从而抑制吊杆振动.2006年中国某钢桁架拱桥遭遇台风袭击后,桥上多根H型吊杆发生强烈扭转振动,导致吊杆上下端翼缘板普遍破坏,最严重的几乎断裂,事后采用了水平抗风索减振抑振[6],国外也早有类似的应用实例[7].虽然抗风索在H型吊杆振动控制已有应用,但相关理论研究偏少,已有抗风索减振主要集中于斜拉索的辅助索[89]减振领域.据目前所调研的公开发表文献所示,未发现有关H型吊杆水平抗风索（简称：抗风索）耦合系统自振特性的解析或半解析方法,且相应的抗风索参数优化设计方法也尚未建立.
本文提出了求解H型吊杆水平抗风索耦合系统扭转自振特性的理论方法,结合所建立的H型吊杆水平抗风索耦合系统扭转振动理论模型和提出的抗风索位置处吊杆扭转振动相容连续性条件,可求解耦合系统扭转自振频率和吊杆扭转振型,通过与有限元结果对比验证了方法的准确性.此外,通过抗风索参数分析,明确了抗风索位置、刚度参数对H型吊杆扭转自振特性的影响规律,得到了抗风索对吊杆前2阶扭转振动模态的优化布置与刚度参数取值.最后,提出了抗风索对H型吊杆第1阶扭转振动模态控制的参数优化设计方法.
1H型吊杆抗风索耦合系统扭转振动理论模型〖*2〗1.1H型吊杆抗风索耦合系统为提高细长H型吊杆的自振频率,实桥工程一般采用1道水平抗风索串接多根吊杆,本文初步研究以风振问题尤其突出的最长吊杆与抗风索组成的耦合系统作为研究对象,分析抗风索对单根H型吊杆扭转自振特性的影响规律.H型吊杆与桥面及拱肋一般均采用高强螺栓连接,边界条件处于铰接和固结之间,与固结更为接近.为简化计算,将H型刚性吊杆简化为受轴向拉力的两端固结梁,水平抗风索对吊杆的扭转刚度贡献简化为一对水平弹簧的等效扭转弹性支承作用,由此建立的H型吊杆水平抗风索耦合系统如图1所示,其中位于X1位置的一对水平抗风索采用水平弹簧弹性支承描述,相应4个弹簧弹性支承刚度记为k1,k2,k3,k4,由此组成的等效扭转弹簧记为S（图1虚线所示）.以弹性支承位置X1处为分割点,吊杆全长L被分为2段,长度分别记为L1和L2.各段吊杆扭转角位移用i（x,t）表示,其中Xi-1 图1H型吊杆水平抗风索耦合系统 Fig.1The coupled system with Hsection hangers and horizontal windresistant cables第4期汪志昊,等： 大跨度钢拱桥H型吊杆水平抗风索耦合系统扭转自振特性分析振 动 工 程 学 报第30卷1.2H型吊杆扭转振动微分方程 H型吊杆属开口薄壁杆件,根据符拉索夫开口薄壁约束扭转理论[10],取图1中x方向H型吊杆微元段dx,其扭转受力[1112]如图2所示： 图2H型吊杆微元扭转受力 Fig.2Torsional force in the microunit of a Hsection hangerT等于Ts+Tω Ts等于-GJi（x,t）x Tω等于E′Cω3i（x,t）x3 TP等于-PIPAi（x,t）x fI等于-ρIP2i（x,t）t2（1）式中T,Ts,Tω,TP与fI分别为截面总扭矩、自由扭转扭矩、约束扭转扭矩、轴向力产生的扭转方向的扭矩与截面扭转惯性力；G为剪切弹性模量；J等于∑13bs3[13]为自由扭转惯性矩,b和s分别为截面线段长度、宽度；E′等于E1-μ2[10]为H型吊杆折算弹性模量,E和μ分别为杨氏弹性模量、材料泊松比；Cω等于32t124[14]为翘曲扭转常数,和参数与图1相同；P为轴向力（拉力为正）；IP为吊杆极惯性矩；A为吊杆截面面积；ρ为吊杆材料密度. 通过图2吊杆扭转受力分析,可得吊杆微元扭转平衡方程Tω+Tωx+Ts+Tsx+TP+TPx- 总结:本论文可用于吊杆论文范文参考下载，吊杆相关论文写作参考研究。 参考文献： 1、 装配式大跨度钢结构的安装工艺 摘要：大跨度钢结构进行施工时，根据各工程的施工特点，可选择多种施工工艺进行施工，如可根据工程的场地条件、结构体系、起重机械的性能、施工成本、施工。 2、 大跨度地铁车站拱部钢筋下沉控制技术 【摘要】在地铁暗挖车站施工中，柱拱法或者拱盖法已作为一种新的工法广泛运用于地铁设计中，但其拥有一个共同的特点，就是施工跨度较大，在结构施工过程中。 3、 大跨度、高空现浇钢筋混凝土梁系施工技术 摘要：以三峡升船机船工程厢室段塔柱顶部横梁梁系施工为背景，详细介绍了水工薄壁建筑物顶部现浇梁系施工采用的大跨度、高空贝雷架支撑结构体系技术，主要。 4、 大跨度钢混组合梁斜拉桥主梁吊机设计应用 摘 要：安徽省望东长江公路大桥为大跨度钢混组合梁斜拉桥，钢梁与混凝土桥面板在工厂叠合成整体，组合梁在桥位处采用液压式提升吊机对称起吊安装。本文依。 5、 世界最大跨度铁路刚构连续梁合龙 本刊讯 首届西商大会开幕现场播放了西安城市宣传片——《奔跑吧，大西安！》并宣读了首届世界西商大会倡议书。西安市总商会及74家在西安创业发展的异地。