弹性边界条件下斜拉索弯曲振动特性建模与索力分析

作者：闫伟; 冯志敏; 陈跃华; 张刚; 程鹏伽辽金原理切比雪夫级数弹性边界约束刚度振动特性索力分析

摘要：针对斜拉索索力估算不准问题,提出一种基于伽辽金原理的弹性边界条件下拉索振动特性分析模型和索力估算分析方法.建立弹性约束边界的斜拉索弯曲振动预测模型,采用切比雪夫级数研究振型函数,推导拉索振动特征方程,通过虚位移原理构建有限个自由度系统,求解拉索振动前n阶固有频率和主振型,以精确计算拉索索力;对比分析已有文献解析求解的计算结果,验证在固支-固支、固支-简支两种经典边界条件下应用本文方法的有效性;改变拉索边界约束的拉伸刚度和扭转刚度,研究其对振动特性影响的变化规律;分析估算当拉索固有频率在±3%范围内变化时索力的变化情况.最后,搭建拉索振动试验平台,通过试验结果与计算结果对比验证本文方法的正确性.结果表明:当拉索边界为固支-固支时,估算索力最大误差为-7.83%~8.17%,当边界为固支-简支时,估算索力最大误差为-6.83%~6.69%,误差变化了-1.00%~1.48%.以上分析表明,应根据拉索两端的实际边界约束情况来计算相应的索力.

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