非線性纜索動態放大效應之研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	袁傳智 Chuan-chih Yuan
論文名稱：	非線性纜索動態放大效應之研究 Study on Nonlinear Dynamic Magnification Effects of Cables
指導教授：	陳瑞華 Rwey-Hua Cherng
口試委員:	鄭蘩 Fan Jeng 黃慶東 Ching-tung Huang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 營建工程系 Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	410
中文關鍵詞：	非線性、纜索
外文關鍵詞：	nonlinear, cable
相關次數：	點閱：177 下載：6
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斜張橋的跨距較一般橋樑的跨距大，橋墩數量較一般橋樑少，在動態外力作用下有較大之反應振幅及非線性行為之展現。本文首先探討不同性質斜張纜索僅受自重時之自然頻率與振態，並與線性理論結果作比較。再分別分析斜張纜索受到簡諧均布外力與支承擾動的作用下的動態反應。考慮不同性質纜索在均布外力作用下，嘗試改變外力振幅與外力頻率，在不同非線性程度下，觀察動態放大因子隨外力頻率之變化；同時探討纜索阻尼比與纜索加裝阻尼器對動態放大因子之影響。考慮不同性質纜索在支承擾動作用下，於端點分別施加水平正弦擾動與改變擾動頻率，在不同非線性程度下，觀察傳遞度隨擾動頻率之變化，並針對一般共振與參數共振情況加以討論。分析後可知線性理論在求解自然頻率時，未考慮纜索傾斜角度改變時對纜索非線性程度是否造成影響。斜張纜索受到不同外力作用時，造成不同非線性程度進而影響纜索的自然頻率，使一般共振發生於頻率比稍偏離1時。斜張纜索支承受水平擾動時，當頻率比稍大於2時會發生參數共振；而參數共振造成之位移，會遠大於一般共振造成之位移；發生參數共振時，位移頻譜圖中，只在纜索自然頻率處有頻譜值。

Long-span cable-stayed bridges are the highly flexible structures. Cables usually exhibit geometrically nonlinear behavior under large deformation. This study adopts elastic catenary inclined cable elements in the finite element formulation of an inclined cable to simulate its initial mode shapes, nonlinear static behavior and nonlinear dynamic behavior. This study analyses two kinds of cable resonance. This study observes relation between dynamic magnification factor and frequency ratio and relation between transmissibility and frequency ratio.

第一章 緒論	1
1.	研究動機與目的	1
2.	內容架構簡介	1
第二章 三維斜張纜索起始自然頻率分析	3
1.	以有限元素法求解起始自然頻率之分析流程	3
2.	起始自然頻率之線性理論解	4
3.	起始自然頻率分析與比較	6
3.1.	前言	6
3.2.	 之纜索起始自然頻率分析結果	7
3.3.	 之纜索起始自然頻率分析結果	8
3.4.	 之纜索起始自然頻率分析結果	10
3.5.	 之纜索起始自然頻率分析結果	11
3.6.	 之纜索起始自然頻率分析結果	13
3.7.	 之纜索起始自然頻率分析結果	15
3.8.	小結	17
第三章 各無因次化參數之定義與範圍	19
1.	各無因次化參數之定義	19
2.	各無因次化參數範圍之決定	20
第四章 斜張纜索非線性分析	22
1.	斜張纜索非線性靜力分析流程	22
2.	斜張纜索之整體阻尼矩陣	25
2.1.	斜張纜索無加裝阻尼器之整體阻尼矩陣	25
2.2.	斜張纜索加裝阻尼器之整體阻尼矩陣	25
3.	斜張纜索受外力作用之非線性動力分析流程	26
4.	斜張纜索受支承擾動作用之非線性動力分析流程	29
第五章 斜張纜索受外力作用之動態放大因子分析	31
1.	一般共振之介紹	31
2.	Case A分析結果及討論	32
2.1.	C1=1700、C2=0.035、C4=0與 纜索之分析	34
2.1.1.	Case A-1分析討論	34
2.1.2.	Case A-2分析討論	35
2.1.3.	Case A-1與Case A-2比較分析	36
2.1.4.	Case A-3分析討論	36
2.1.5.	Case A-4分析討論	37
2.1.6.	Case A-3與Case A-4比較分析	38
2.1.7.	Case A-1、Case A-2、Case A-3與Case A-4比較分析	39
2.2.	C1=1700、C2=0.035、C4=0與 纜索之分析	40
2.2.1.	Case A-5分析討論	40
2.2.2.	Case A-6分析討論	41
2.2.3.	Case A-5與Case A-6比較分析	42
2.2.4.	Case A-7分析討論	43
2.2.5.	Case A-8分析討論	44
2.2.6.	Case A-7與Case A-8比較分析	45
2.2.7.	Case A-5、Case A-6、Case A-7與Case A-8比較分析	45
2.3.	C1=1700、C2=0.035、 與 纜索之分析	46
2.3.1.	Case A-9分析討論	46
2.3.2.	Case A-10分析討論	47
2.3.3.	Case A-9與Case A-10比較分析	48
2.3.4.	Case A-11分析討論	49
2.3.5.	Case A-12分析討論	50
2.3.6.	Case A-11與Case A-12比較分析	51
2.3.7.	Case A-9、Case A-10、Case A-11與Case A-12比較分析	52
2.4.	Case A總合結論	53
3.	Case B分析結果與討論	54
3.1.	C1=2200、C2=0.02、C4=0與 纜索之分析	54
3.1.1.	Case B-1分析討論	54
3.1.2.	Case B-2分析討論	55
3.1.3.	Case B-1與Case B-2比較分析	57
3.1.4.	Case B-3分析討論	57
3.1.5.	Case B-4分析討論	58
3.1.6.	Case B-3與Case B-4比較分析	59
3.1.7.	Case B-1、Case B-2、Case B-3與Case B-4比較分析	60
3.2.	C1=2200、C2=0.02、C4=0與 纜索之分析	61
3.2.1.	Case B-5分析討論	61
3.2.2.	Case B-6分析討論	62
3.2.3.	Case B-5與Case B-6比較分析	63
3.2.4.	Case B-7分析討論	64
3.2.5.	Case B-8分析討論	65
3.2.6.	Case B-7與Case B-8比較分析	66
3.2.7.	Case B-5、Case B-6、Case B-7與Case B-8比較分析	66
3.3.	C1=2200、C2=0.02、 與 纜索之分析	67
3.3.1.	Case B-9分析討論	67
3.3.2.	Case B-10分析討論	68
3.3.3.	Case B-9與Case B-10比較分析	70
3.3.4.	Case B-11分析討論	70
3.3.5.	Case B-12分析討論	71
3.3.6.	Case B-11與Case B-12比較分析	72
3.3.7.	Case B-9、Case B-10、Case B-11與Case B-12比較分析	73
3.4.	Case B總合結論	74
4.	Case A 與Case B 綜合討論	75
第六章 斜張纜索受支承擾動之傳遞度分析	78
1.	參數共振之介紹	78
2.	Case C分析結果與討論	79
2.1.	C1=1700、C2=0.035、C3=0、C4=0與 纜索之分析	80
2.1.1.	Case C-1分析討論	80
2.1.2.	Case C-2分析討論	82
2.1.3.	Case C-1與Case C-2比較分析	83
2.1.4.	Case C-3分析討論	83
2.1.5.	Case C-4分析討論	85
2.1.6.	Case C-3與Case C-4比較分析	86
2.1.7.	Case C-5分析討論	87
2.1.8.	Case C-6分析討論	89
2.1.9.	Case C-5與Case C-6比較分析	90
2.1.10.	Case C-3、Case C-4、Case C-5與Case C-6比較分析	91
2.1.11.	Case C總合結論	92
3.	Case D分析結果與討論	93
3.1.	C1=2200、C2=0.02、C3=0、C4=0與 纜索之分析	93
3.1.1.	Case D-1分析討論	93
3.1.2.	Case D-2分析討論	95
3.1.3.	Case D-1與Case D-2比較分析	96
3.1.4.	Case D-3分析討論	97
3.1.5.	Case D-4分析討論	98
3.1.6.	Case D-3與Case D-4比較分析	100
3.1.7.	Case D總合結論	101
4.	Case C與Case D綜合討論	102
第七章 結論與建議	104
1.	結論	104
2.	建議	106
參考文獻	108

                                

1. Irvine, H.M., Cable structures, The MIT Press, Cambridge (1981).
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5. Kim, H.K., Lee, M.J. and Chang, S.P., “Non-linear shape finding analysis of a self-anchored suspension bridge”, Engineering Structures, Vol.24, pp.1547-1559, (2002).
6. Kim, H.K., Shinozuka, M. and Chang, S.P., “Geometrically nonlinear buffeting response of a cable-stayed bridge”, Journal of Engineering Mechanics, ASCE, Vol.130, pp.848-857, (2004).
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10. 內政部營建署，建築物耐風設計規範，(2007)。
11. 曹正邦，「三維纜索幾何非線性動力分析」，國立台灣科技大學，營建工程學系研究所，碩士論文(2006)。
12. 游宗熹，「三維纜索非線性動態放大因子之探討」，國立台灣科技大學，營建工程學系研究所，碩士論文(2007)。

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