《大跨度橋樑鋼箱梁加勁板的動力行為研究》是依託華南理工大學，由王榮輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大跨度橋樑鋼箱梁加勁板的動力行為研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王榮輝
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對大跨度橋樑中廣泛套用的鋼箱梁加勁板，從理論和試驗兩個方面研究加勁板的動力行為。首先，將鋼箱梁加勁板視為雙向加勁板，縱向加勁肋與橫隔板均按質量與剛度進行等效，加勁肋視為梁單元，母板按經典薄板理論考慮，分別採用彈性理論與能量原理建立加勁板的動力平衡方程。研究加勁板在彈性支承以及移動邊界等複雜邊界條件下的線性與非線性振動，討論加勁板的固有頻率、振型等線性特徵以及內共振、動力穩定性等非線性特徵，同時結合靜態疲勞理論研究鋼箱梁加勁板的振動疲勞特性。其次，考慮阻尼係數，運用數值方法分析加勁板在各種邊界條件與激勵作用下的非線性振動。最後，製作一定數量的加勁板模型，考慮簡支、固定、彈性支承等幾類邊界條件，研究加勁板在周期激勵作用下的動力特性，進一步對理論與數值方法的結果進行驗證，從而為預測加勁板的動力特性同振動控制提供依據。
結題摘要
鋼箱梁具有高度低、自重輕、極限承載力大、易於加工製造且結構連續等特點，從長遠看比較經濟，因此在大跨度橋樑中得到普遍套用。針對鋼箱梁加勁板的結構特點，通過理論推導與數值分析相結合的方法，較為系統地研究了鋼箱梁加勁板的動力特性，主要完成以下工作： (1)運用能量法分析鋼箱梁加勁板的線性振動，分析中包括三點假設：第一，將鋼箱梁加勁板視為雙向加勁板處理，縱向加勁板與橫隔板均按質量與剛度進行等效；加勁板視為梁單元，同時考慮梁的扭轉對橫向振動的影響；母板按經典薄板理論計算，不計扭轉的影響。第二，考慮加勁肋的偏心，同時考慮母板的膜應變能。第三，板的振型函式用兩個獨立的梁的振型函式的乘積表示。 (2)運用組合板梁單元法分析鋼箱梁加勁板的線性振動，針對梯形肋加勁板的結構特點，構建了組合板梁單元這一特殊的單元，其中頂板作為結構的基本部分，按平板殼單元分析，而梯形加勁肋作為結構的附屬部分，各個板件作為板梁子單元進行分析。通過能量變分原理分別推導出組合板梁單元的剛度矩陣、一致質量矩陣與一致荷載列陣，通過編制出相應的有限元計算程式，求解梯形肋加勁板的局部振動。 (3)針對四邊簡支加勁板，提出了動態屈曲臨界荷載的求解方法，運用Hamilton原 理建立加勁板動態屈曲特徵方程。分析中考慮初始幾何缺陷的影響，並討論了初始幾何缺陷、加勁肋的數量及其剛度的變化對動態屈曲臨界荷載的影響。 (4)基於能量原理確定母板與肋的應變能與動能，然後運用Lagrange方程推導出加勁板的非線性振動微分方程。運用單模態方法研究了四邊簡支、四邊固定與移動邊界三種情況下加勁板的非線性振動。 (5)研究了四邊簡支與四邊固定加勁板在主共振激勵作用下的雙模態非線性動力回響。將板的阻尼視為粘彈性類型，加勁板的運動方程通過Lagrange方程建立，通過設定振型函式將運動方程簡化為雙自由度。考慮3:1內共振情況，利用多尺度法分析加勁板的雙模態運動，同時結合數值算例討論了兩個方向設定不同數量加勁肋的情況下加勁板的主共振穩態回響與幅頻關係。 (6)研究了四邊簡支與四邊固定加勁板在面內周期激勵作用下的動力穩定性，運用Hamilton原理建立加勁板的參數振動控制方程，選取第(1,1)階模態進行分析，將控制方程轉換成Mathieu-Hill方程，並利用傅立葉級數進行求解。最後，給定參數討論了加勁肋的數量與剛度變化對加勁板動力不穩定區域的影響。
