考虑温度效应的斜拉桥塔-索-主梁耦合振动模型及影响分析

温度变化不仅会改变斜拉索的索力、频率以及边界条件，引起振动过程中的分叉现象，还会破坏振动控制的鲁棒性，掩盖结构损伤识别参数以及状态评估。为了研究非均匀温度场中索梁组合结构的非线性振动行为机理。将温度效应作为索和主梁振动的边界条件，引入高精度抛物线形，考虑拉索几何非线性、倾角、索的自重弦向分力影响，推导了热力学平衡状态下的索梁组合结构耦合振动微分方程，构建了考虑温度效应的塔-索-主梁连续耦合非线性振动精细化模型。编制程序研究了温度变化对拉索和主梁的固有频率影响，以及索梁温差对桥塔-拉索-主梁连续结构参数振动的影响。结果表明：温度变化对拉索和主梁固有频率影响不同，在塔-索-主梁频率比为2：1：1的主共振模式下，温度变化量每增加5℃，拉索固有频率下降0.17%-0.2%，主梁固有频率下降4%-7%；索梁温差的拉索振动具有明显'拍'特征，且索和主梁之间存在能量传递，随着正索梁温差逐渐增大，拉索最大振动幅值减小，但振动频率逐渐增大；随着负索梁温差的增大，拉索最大响应振幅增大，振动频率逐渐减小；考虑索梁温差和端部联合激励下的拉索振幅比单一端部激励振幅要小，拍频要大，在2：1：1主共振和2：1：2的参数共振模式下，拉索振动有明显的'拍'特征，而主梁振动相对平稳。