钢箱梁具有高度低、自重轻、极限承载力大、易于加工制造且结构连续等特点，从长远看比较经济，因此在大跨度桥梁中得到普遍应用。针对钢箱梁加劲板的结构特点，通过理论推导与数值分析相结合的方法，较为系统地研究了钢箱梁加劲板的动力特性，主要完成以下工作： (1)运用能量法分析钢箱梁加劲板的线性振动，分析中包括三点假设：第一，将钢箱梁加劲板视为双向加劲板处理，纵向加劲板与横隔板均按质量与刚度进行等效；加劲板视为梁单元，同时考虑梁的扭转对横向振动的影响；母板按经典薄板理论计算，不计扭转的影响。第二，考虑加劲肋的偏心，同时考虑母板的膜应变能。第三，板的振型函数用两个独立的梁的振型函数的乘积表示。 (2)运用组合板梁单元法分析钢箱梁加劲板的线性振动，针对梯形肋加劲板的结构特点，构建了组合板梁单元这一特殊的单元，其中顶板作为结构的基本部分，按平板壳单元分析，而梯形加劲肋作为结构的附属部分，各个板件作为板梁子单元进行分析。通过能量变分原理分别推导出组合板梁单元的刚度矩阵、一致质量矩阵与一致荷载列阵，通过编制出相应的有限元计算程序，求解梯形肋加劲板的局部振动。 (3)针对四边简支加劲板，提出了动态屈曲临界荷载的求解方法，运用Hamilton原 理建立加劲板动态屈曲特征方程。分析中考虑初始几何缺陷的影响，并讨论了初始几何缺陷、加劲肋的数量及其刚度的变化对动态屈曲临界荷载的影响。 (4)基于能量原理确定母板与肋的应变能与动能，然后运用Lagrange方程推导出加劲板的非线性振动微分方程。运用单模态方法研究了四边简支、四边固定与移动边界三种情况下加劲板的非线性振动。 (5)研究了四边简支与四边固定加劲板在主共振激励作用下的双模态非线性动力响应。将板的阻尼视为粘弹性类型，加劲板的运动方程通过Lagrange方程建立，通过设定振型函数将运动方程简化为双自由度。考虑3:1内共振情况，利用多尺度法分析加劲板的双模态运动，同时结合数值算例讨论了两个方向设置不同数量加劲肋的情况下加劲板的主共振稳态响应与幅频关系。 (6)研究了四边简支与四边固定加劲板在面内周期激励作用下的动力稳定性，运用Hamilton原理建立加劲板的参数振动控制方程，选取第(1,1)阶模态进行分析，将控制方程转换成Mathieu-Hill方程，并利用傅立叶级数进行求解。最后，给定参数讨论了加劲肋的数量与刚度变化对加劲板动力不稳定区域的影响。

针对大跨度桥梁中广泛应用的钢箱梁加劲板，从理论和试验两个方面研究加劲板的动力行为。首先，将钢箱梁加劲板视为双向加劲板，纵向加劲肋与横隔板均按质量与刚度进行等效，加劲肋视为梁单元，母板按经典薄板理论考虑，分别采用弹性理论与能量原理建立加劲板的动力平衡方程。研究加劲板在弹性支承以及移动边界等复杂边界条件下的线性与非线性振动，讨论加劲板的固有频率、振型等线性特征以及内共振、动力稳定性等非线性特征，同时结合静态疲劳理论研究钢箱梁加劲板的振动疲劳特性。其次，考虑阻尼系数，运用数值方法分析加劲板在各种边界条件与激励作用下的非线性振动。最后，制作一定数量的加劲板模型，考虑简支、固定、弹性支承等几类边界条件，研究加劲板在周期激励作用下的动力特性，进一步对理论与数值方法的结果进行验证，从而为预测加劲板的动力特性同振动控制提供依据。

大跨度桥梁的设计、建造及研究是交通工程中的一项非常重要的基础工作。本项目基于现代非线性动力学理论对大跨度斜拉桥的动力学行为及特征开展理论与实验研究。我们分别从计算分析模型、方法等方面出发，通过对不同荷载作用下索、梁、索-梁组合结构、大跨度斜拉桥整桥在不同简化分析计算方式与不同材料性能等情况下的非线性动力学特征进行理论和实验研究。通过该项目的研究，在以下几个方面取得了丰硕的成果：（1）斜拉桥中拉索动力学模型及特性研究。建立了斜拉索五个自由度的空间运动动力学模型和理论，对弯曲刚度、温度、弹性模量等重要参数对动力学特性的影响以及在桥面和桥塔激励下、风荷载激励下的斜拉索的内共振等行为进行了理论和实验研究。同时，基于MR阻尼器-斜拉索时滞动力学模型和理论研究，为提供新的斜拉索振动控制方法。（2）斜拉桥中梁的动力学模型及特性研究。研究了温度、几何缺陷等重要参数对梁的动力学特性的影响，建立了轴力作用下弹性支座压电耦合梁的非线性动力学模型，为振动控制系统的优化设计提供参考。（3）斜拉桥下部结构的动力学模型及特性研究。重点研究了大跨度桥梁结构中高墩结构的抗震性能、墩顶位移计算方式、桩基础中桩与土的相互作用，为斜拉桥下部结构的设计提供参考。（4）斜拉桥的索-梁动力学模型及特性研究。考虑边界条件和连接点处的连接条件，建立了索-梁结构的运动微分方程，对整体振动，局部振动以及联合振动进行了理论和实验研究，发现了索与梁间的多种共振行为，并提出了时滞反馈控制策略。（5）斜拉桥整桥动力学建模理论及特性研究。建立了斜拉桥的多梁-离散弹簧动力学模型和理论以及有限元分析模型，能更准确地反应结构的多种非线性响应，更好地适用于基于性能的桥梁抗震设计。同时，对斜拉桥的整桥进行了实验研究，观察到了索与索之间的能力交换等新的动力学现象。另外，在桥梁抗震隔震(振)研究中，我们提出了一种有负刚度特性的机构与线性主弹簧并联后形成的隔振系统。（6）高维非线性系统理论研究。对无限维非线性系统的三类典型的静态分岔及其控制进行了研究，提出了基于双曲函数的平均法等非线性动力学的研究方法。通过这些理论和实验研究，揭示了大跨度斜拉桥各部分之间相互作用的动力学机理，为大跨度斜拉桥的设计、施工和运营提出了基于现代非线性动力学理论的设计思想、方法及其分析计算程序。 2100433B

随着钢箱梁的广泛应用，加劲板的力学行为受到越来越多的关注，既有的研究工作均集中于静力及屈曲方面，由于钢箱梁加劲板承受各种动荷载作用，对其动力行为的研究更具有现实意义。本项目从理论和试验两个方面对其动力学特性进行研究，主要研究内容及成果如下：第一，运用组合板梁单元法分析钢箱梁梯形肋加劲板，并构建了模拟桥面铺装层的8节点实体板单元，运用这两种单元分析梯形肋加劲板与桥面铺装的力学特性，不仅能满足计算精度的要求，同时亦减少了单元划分的数量，从而提高了计算效率，值得在工程中推广；第二，运用能量原理分析钢箱梁加劲板的线性局部振动，该方法较之于等效正交异性板法具有更广的适用性，尤其是计算高阶频率；第三，对加劲板线性振动进行参数分析，重点讨论初始几何缺陷及焊接残余应力对其动力性能的影响，结果表明初始几何缺陷在局部线性振动中的影响较小，实际应用中可以不予考虑，而焊接残余应力的影响则比较明显，不能忽略；第四，通过对加劲板单模态非线性振动的参数分析，得到了参数变化对非线性频率影响规律；第五，通过对加劲板双模态非线性振动的参数分析，得到了结构参数对加劲板幅频特性及振幅-激励特性的影响关系，同时亦分析了初始几何缺陷对加劲板非线性动力特性的影响；第六，通过加劲板振动的模型试验及现场试验进一步验证了理论及数值分析的准确性，同时亦归纳出部分振动特性。 本项目结合理论推导、数值模拟及试验分析，系统地研究了钢箱梁加劲板的线性及非线性振动特性，得到了大量的具有工程应用价值的实用性成果，可以为钢箱梁加劲板的动力设计及振动控制提供依据。

随着钢箱梁的广泛应用，加劲板的力学行为受到越来越多的关注，本项目从理论和试验两个方面对其动力学特性进行研究：第一，考虑加劲板的初始几何缺陷与焊接残余应力，运用能量原理建立加劲板的线性与非线性振动微分方程；第二，对于线性自由振动，讨论加劲板的初始几何缺陷、焊接残余应力、阻尼、几何参数的变化对自振频率和振型的影响；第三，分别考虑加劲板的1:2与1:3内共振情况，运用同伦分析法研究求解加劲板分别在非共振激励、主共振激励与参数激励作用下的非线性振动，并对板与肋之间的应力变化规律进行分析；第四，制作一定数量的加劲板模型，考虑四边简支与四边固定两种典型的边界条件，分析加劲板的自由振动以及分别在横向谐波激励、面内谐波激励作用下的受迫振动特性。.本项目结合理论推导、数值模拟及模型试验，系统地研究了钢箱梁加劲板的动力行为，以期准确地预测加劲板结构的动力特性，从而为钢箱梁加劲板的设计及振动控制提供依据。