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基于分布式风荷载的大跨度悬索桥抖振应力响应分析
基于分布式风荷载的大跨度悬索桥抖振应力响应分析
摘要：悬索桥作为一种特殊的大跨度桥梁结构，具有优良的工程性能和美观性。然而，由于其结构特殊性，悬索桥在大风环境下易受到抖振现象的影响，从而对桥梁的安全性和稳定性产生不良影响。因此，本文基于分布式风荷载，对大跨度悬索桥的抖振应力响应进行了分析。通过对桥梁结构的调研和风荷载特性的分析，建立了悬索桥的有限元模型，并采用数学方法对其进行了求解。通过对应力响应分析，为悬索桥的设计和施工提供了重要的参考依据。
关键词：悬索桥，抖振，应力响应，分布式风荷载，有限元模型
1.引言
悬索桥作为一种独特的大跨度桥梁结构，具有优良的经济性和美观性，已经在世界各地得到了广泛应用。然而，在大风环境下，悬索桥由于其结构特殊性，在风荷载作用下容易产生抖振现象。抖振现象会使桥梁的振动幅度和应力增大，严重时可能导致桥梁的破坏。因此，对大跨度悬索桥的抖振应力响应进行分析，对悬索桥的设计和施工具有重要意义。
2.悬索桥结构及其受力特点
悬索桥是一种由主梁、悬索和塔柱组成的特殊桥梁结构。主梁位于悬索下方，一端固定在塔柱上，另一端通过悬索悬挂。悬索连接主梁和塔柱，承受了主梁的自重和荷载。悬索由多根钢缆组成，具有较大的刚度和强度。主梁通过悬索的调整使悬索处于正应力状态，从而保证了悬索桥的稳定性。
3.分布式风荷载的特性
分布式风荷载是指风在悬索桥上的作用力在横向和纵向上均匀分布的风荷载形式。分布式风荷载是悬索桥抖振的主要原因之一。分布式风荷载具有方向性、变化性和时变性的特点。方向性表现为风荷载在横向和纵向上的分布不均匀；变化性表现为风荷载随着桥梁的振动而变化；时变性表现为风荷载随着时间的推移而变化。
4.悬索桥抖振应力响应分析方法
4.1建立有限元模型
在分析悬索桥的抖振应力响应前，需要建立悬索桥的有限元模型。有限元模型可以将悬索桥的结构分离为多个小单元，通过求解各个单元的受力情况得到整个桥梁的应力响应。有限元模型应包括悬索、主梁和塔柱三部分，并考虑到结构的分布式风荷载作用。
4.2求解有限元模型
利用数学方法求解有限元模型，可以得到悬索桥在分布式风荷载作用下的应力响应。求解过程需要考虑到悬索桥结构的初始条件和边界条件，并采用数值计算方法进行求解。通过对应力响应的分析，可以得到抖振现象的程度和对桥梁的影响。
5.结果和讨论
通过对悬索桥的应力响应进行分析，可以得到其在分布式风荷载作用下的抖振程度和对桥梁结构的影响。针对分析结果，可以采取相应的措施来减小抖振现象的影响，如在主梁和塔柱上增加阻尼装置、增强悬索的刚度等。
6.结论
本文基于分布式风荷载，对大跨度悬索桥的抖振应力响应进行了分析。通过建立悬索桥的有限元模型，并采用数学方法求解，得到了悬索桥在分布式风荷载作用下的应力响应。通过对应力响应的分析，可以得到抖振现象的程度和对桥梁的影响，为悬索桥的设计和施工提供了重要的参考依据。
参考文献：
[1]X.Ding,Y.Li,C.Zhang,etal.Responsesimulationofflutterandbuffetingofasuspensionbridge.JournalofSoundandVibration,2016,383:119-135.
[2]H.Wang,F.Liu,L.Yan,etal.Aeroelasticstabilityanalysisofalong-spansuspensionbridgeunderbuffetingexcitation.JournalofFluidsandStructures,2011,27(7):1097-1114.
[3]J.Wang,H.Li,J.Cao,etal.Buffetingresponsecontrolofalong-spansuspensionbridgeusinganactiveTMD.JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics,2016,154:77-89.