《大跨度斜拉橋的非線性建模理論及其動力學研究》是依託湖南大學，由趙躍宇擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：大跨度斜拉橋的非線性建模理論及其動力學研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：趙躍宇
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目將基於現代非線性動力學理論對大跨度斜拉橋的非線性動力學過程及特徵開展理論與實驗研究。我們將分別從計算分析模型、理論分析方法與結果、實驗方法驗證等方面出發，通過研究不同荷載作用下索、梁、索-梁組合結構、大跨度斜拉橋在不同簡化分析計算方式與不同材料性能等情況下的非線性動力學特徵，並通過實驗進行反覆對比與修正，對各種研究對象在參數激勵與強迫激勵等情況下的力學特徵、同一模型下不同模態的模態相互作用、分叉與混沌的參數域及其產生機制等進行深入系統的研究，一方面希望通過研究這些具有工程實際意義的複雜力學問題發現一些新的力學現象和規律、提出一些新的分析方法和手段，另一方面，我們也希望通過這些理論和實驗研究，了解大跨度斜拉橋各部分之間相互作用的動力學機理，為大跨度斜拉橋的設計、施工和運營提出基於現代非線性動力學理論的設計思想、方法等。
結題摘要
大跨度橋樑的設計、建造及研究是交通工程中的一項非常重要的基礎工作。本項目基於現代非線性動力學理論對大跨度斜拉橋的動力學行為及特徵開展理論與實驗研究。我們分別從計算分析模型、方法等方面出發，通過對不同荷載作用下索、梁、索-梁組合結構、大跨度斜拉橋整橋在不同簡化分析計算方式與不同材料性能等情況下的非線性動力學特徵進行理論和實驗研究。通過該項目的研究，在以下幾個方面取得了豐碩的成果：（1）斜拉橋中拉索動力學模型及特性研究。建立了斜拉索五個自由度的空間運動動力學模型和理論，對彎曲剛度、溫度、彈性模量等重要參數對動力學特性的影響以及在橋面和橋塔激勵下、風荷載激勵下的斜拉索的內共振等行為進行了理論和實驗研究。同時，基於MR阻尼器-斜拉索時滯動力學模型和理論研究，為提供新的斜拉索振動控制方法。（2）斜拉橋中梁的動力學模型及特性研究。研究了溫度、幾何缺陷等重要參數對梁的動力學特性的影響，建立了軸力作用下彈性支座壓電耦合梁的非線性動力學模型，為振動控制系統的最佳化設計提供參考。（3）斜拉橋下部結構的動力學模型及特性研究。重點研究了大跨度橋樑結構中高墩結構的抗震性能、墩頂位移計算方式、樁基礎中樁與土的相互作用，為斜拉橋下部結構的設計提供參考。（4）斜拉橋的索-梁動力學模型及特性研究。考慮邊界條件和連線點處的連線條件，建立了索-梁結構的運動微分方程，對整體振動，局部振動以及聯合振動進行了理論和實驗研究，發現了索與梁間的多種共振行為，並提出了時滯反饋控制策略。（5）斜拉橋整橋動力學建模理論及特性研究。建立了斜拉橋的多梁-離散彈簧動力學模型和理論以及有限元分析模型，能更準確地反應結構的多種非線性回響，更好地適用於基於性能的橋樑抗震設計。同時，對斜拉橋的整橋進行了實驗研究，觀察到了索與索之間的能力交換等新的動力學現象。另外，在橋樑抗震隔震(振)研究中，我們提出了一種有負剛度特性的機構與線性主彈簧並聯後形成的隔振系統。（6）高維非線性系統理論研究。對無限維非線性系統的三類典型的靜態分岔及其控制進行了研究，提出了基於雙曲函式的平均法等非線性動力學的研究方法。通過這些理論和實驗研究，揭示了大跨度斜拉橋各部分之間相互作用的動力學機理，為大跨度斜拉橋的設計、施工和運營提出了基於現代非線性動力學理論的設計思想、方法及其分析計算程式。
