《模態躍遷下斜拉橋的風/雨激振研究》是依託江蘇大學，由宋敉淘擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：模態躍遷下斜拉橋的風/雨激振研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宋敉淘
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
斜拉橋的風/雨激振問題是近幾十年來橋樑工程領域的熱點和難點問題之一。目前的研究主要針對拉索參激振動或風/雨等外激振動，分析過程中很少考慮到移動車輛、斜拉橋結構參數變化、雨水附加質量等對斜拉橋固有特性的影響。本項目將斜拉橋當作多個細長柔性體組成的複雜系統，在連續體系統的框架下，從模態躍遷的角度對斜拉橋的風/雨激振進行研究，主要內容包括：（1）探討斜拉橋出現重頻、密頻的機理，研究群表示理論在連續體系統中的套用問題；（2）揭示斜拉橋獨有的模態躍遷模式並探討其機理，研究矩陣攝動法在連續體系統中套用的問題，並設計相應的實驗進行驗證；（3）分別分析移動車輛以及雨水引發的模態躍遷對斜拉橋風/雨激振行為的影響，深入揭示斜拉橋豐富的非線性動力學行為。本項目將為斜拉橋的結構設計、結構快速重分析、損傷檢測、振動控制等提供理論服務。
結題摘要
本研究系統地探討了斜拉橋的自由振動、車橋耦合振動、渦激振動以及考慮模態躍遷時的渦激振動等動力學問題。採用連續體系統建模方法對斜拉橋進行了建模，通過Galerkin方法求解斜拉橋的強迫振動問題。採用切換系統對考慮模態躍遷下斜拉橋的渦激振動進行建模，結合時間歷程圖、相圖、Poincare截面等方法分析其複雜的非線性動力學行為。數值結果表明：整體對稱性以及局部對稱性斜拉橋都存在模態躍遷、頻率曲線偏轉、密集固有頻率、模態局部化現象；Galerkin方法求解車橋耦合問題時，需要截取前49階模態。然而在這些模態中，只有少數幾階模態起主要作用；密集頻率與模態局部化現象對車橋耦合問題具有顯著的影響；斜拉橋的渦激振動具有多個穩定的極限環。斜拉索的幾何非線性可導致斜拉橋渦激振動出現混沌解；振動過程中反覆出現的模態躍遷行為會給斜拉橋的渦激振動帶來更為豐富的非線性動力學行為。該研究可為斜拉橋的初始設計與振動控制提供理論依據。
