獨(dú)塔部分斜拉橋動(dòng)力特性的參數(shù)分析研究

(福建永福電力設(shè)計(jì)股份有限公司，福州350000)

獨(dú)塔部分斜拉橋動(dòng)力特性的參數(shù)分析研究

■游先輝

(福建永福電力設(shè)計(jì)股份有限公司，福州350000)

本文以莆田仙港獨(dú)塔部分斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘埃⒒鶞?zhǔn)有限元模型，研究結(jié)構(gòu)7個(gè)主要參數(shù)對(duì)獨(dú)塔部分斜拉橋的動(dòng)力特性的影響情況，揭示獨(dú)塔部分斜拉橋的動(dòng)力特點(diǎn)。研究成果可做為獨(dú)塔部分斜拉橋進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)參數(shù)選擇及優(yōu)化供應(yīng)參考。

獨(dú)塔部分斜拉橋動(dòng)力特性參數(shù)分析

1 引言

部分斜拉橋是一種新型橋梁體系，其受力性能兼具連續(xù)梁橋與斜拉橋的特點(diǎn)。部分斜拉橋結(jié)構(gòu)體系多變，具有剛?cè)嵯酀?jì)的特點(diǎn)，跨越能力強(qiáng)。由于部分斜拉橋的概念較遲被提出，國(guó)內(nèi)目前關(guān)于部分斜拉橋的理論研究成果不多，尤其缺乏對(duì)該橋梁結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力性能較系統(tǒng)研究工作，相比斜拉橋和連續(xù)梁橋的研究則較多。綜合國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀看，盡管經(jīng)過(guò)了20多年的研究，部分斜拉橋的研究?jī)?nèi)容在靜力性能方面較集中,有了一定的研究與認(rèn)識(shí)，但關(guān)于動(dòng)力特性的研究還處于對(duì)具體橋梁個(gè)案分析階段，缺乏對(duì)部分斜拉橋體系動(dòng)力性能的系統(tǒng)性研究。

本文以現(xiàn)有的研究工作為基礎(chǔ)，以獨(dú)塔部分斜拉橋?yàn)檠芯繉?duì)象，研究和歸納國(guó)內(nèi)外實(shí)橋特征參數(shù)，建立獨(dú)塔部分斜拉橋體系的基準(zhǔn)有限元模型，通過(guò)改變斜拉索間距、無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度、斜拉索布置形式、主塔高跨比、主梁高跨比、墩高和兩跨跨徑比等體系參數(shù)，進(jìn)行參數(shù)分析，研究結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)該類型橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響，揭示影響較大的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和影響規(guī)律。

2 動(dòng)力分析基準(zhǔn)有限元模型

本文以福建莆田仙港大橋?yàn)楣こ瘫尘?，結(jié)合實(shí)際情況，建立空間有限元?jiǎng)恿Ψ治瞿Ｐ?，利用有限元軟件?duì)該獨(dú)塔雙索面部分斜拉橋進(jìn)行參數(shù)分析。橋型立面布置：橋梁主跨為60m+60m獨(dú)塔扇形雙索面部分斜拉橋，主跨全長(zhǎng)120m，引橋長(zhǎng)度約500m，橋梁寬16.25m。主橋的橋型立面圖如圖1所示。

本文采用專業(yè)的橋梁工程分析計(jì)算軟件MIDAS CIVIL創(chuàng)建莆田仙港大橋的有限元模型。模型的模擬以抓住主要影響因素和放松次要的影響因素為核心，考慮合理的計(jì)算分析精度與計(jì)算工作量[1]。本文將計(jì)算模型進(jìn)行合理簡(jiǎn)化[2][3][4]，得到的空間有限元模型如圖2所示。

圖1 基準(zhǔn)橋橋型立面圖

圖2 有限元模型

主梁由彈性梁?jiǎn)卧M，兩跨總共劃分120個(gè)單元。主塔，中墩和邊墩同樣地采用空間梁?jiǎn)卧?。索采用線彈性單元模擬[5]。斜拉索選用近似桁架單元的柔性索單元模擬，斜拉索利用虛擬剛臂與主梁相接。根據(jù)仙港大橋的地質(zhì)資料[6]，采用彈性梁?jiǎn)卧M樁基礎(chǔ)[7]，每個(gè)樁單元高1m，并對(duì)每個(gè)單元設(shè)置橫向和縱向的彈簧約束來(lái)模擬土彈簧。

3 參數(shù)選取及計(jì)算結(jié)果分析

橋梁的自振頻率反映了橋梁的整體剛度，是橋梁進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí)必須考慮的因素之一。本文通過(guò)搜集國(guó)內(nèi)外已有的獨(dú)塔部分斜拉橋的資料，詳細(xì)歸納部分斜拉橋各個(gè)主要參數(shù)，在合理的范圍內(nèi)調(diào)整基準(zhǔn)橋各個(gè)參數(shù)值，對(duì)獨(dú)塔部分斜拉橋的動(dòng)力特性響應(yīng)進(jìn)行分析研究。經(jīng)過(guò)歸納篩選，最終選擇了斜拉索間距、無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度、斜拉索布置形式、主塔高跨比、主梁高跨比、墩高和兩跨跨徑比等七個(gè)參數(shù)進(jìn)行參數(shù)分析。

想要正確分析部分斜拉橋的空間動(dòng)力特性，首先要弄清哪些振型是對(duì)部分斜拉橋動(dòng)力響應(yīng)影響最大的主振型。對(duì)常規(guī)斜拉橋的動(dòng)力特性來(lái)說(shuō)，最關(guān)注的振型是一階對(duì)稱豎向彎曲振型、反對(duì)稱飄浮振型和一階對(duì)稱扭轉(zhuǎn)為主振型。其中，反對(duì)稱飄浮振型對(duì)車輛振動(dòng)反應(yīng)來(lái)說(shuō)是基本的振型；一階對(duì)稱豎向彎曲振型、反對(duì)稱飄浮振型對(duì)地震反應(yīng)分析最為重要；一階對(duì)稱扭轉(zhuǎn)、一階對(duì)稱豎向彎曲振型為主振型是主要用于風(fēng)振分析[8]。對(duì)于連續(xù)梁橋來(lái)說(shuō)其主要的振型則是主梁一階豎向彎曲振型與一階側(cè)向彎曲。而對(duì)性能介于兩者之間的部分斜拉橋，其又有自身的特點(diǎn)。部分斜拉橋相對(duì)影響較大的振型是主梁一階豎向彎曲振型、一階主梁側(cè)向彎曲振型及主梁扭轉(zhuǎn)振型，與斜拉橋相似，一般部分斜拉橋的主梁扭轉(zhuǎn)振型與側(cè)向彎曲振型耦聯(lián)在一起。為了準(zhǔn)確地分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)力特性的影響，本文對(duì)基準(zhǔn)橋梁的主要振型進(jìn)行編號(hào)，對(duì)應(yīng)的振型編號(hào)見(jiàn)表1。

表1 振型編序

3.1 斜拉索間距參數(shù)計(jì)算比較分析

斜拉索間距是指斜拉索在主梁上相鄰錨固點(diǎn)之間的水平距離。部分斜拉橋的主梁截面高度較斜拉橋高，剛度較大，考慮到橋梁的施工與整體受力，部分斜拉橋的索距一般取3～5m[9]，本文基準(zhǔn)橋斜拉索索距為5m。文獻(xiàn)[10]分別取2m、4m和12m對(duì)索距參數(shù)進(jìn)行靜力分析。文獻(xiàn)[11]分別取索距為2m、4m、6m和12m建立模型進(jìn)行動(dòng)力方面的分析。本文選取索距2.5m，5m(基準(zhǔn)橋)，12.5m進(jìn)行比較。索距參數(shù)的變化擬通過(guò)根數(shù)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，布索區(qū)域不變，塔上索距保持不變，同時(shí)保證斜拉索總截面面積不變，其他參數(shù)均保持不變。對(duì)模型進(jìn)行編號(hào)，由索距從小到大依次為模型A、模型B(基準(zhǔn)橋)、模型C。

圖3繪出幾個(gè)主要振型隨著斜拉索距變化，其所處模態(tài)的頻率的變化情況。

圖3 索距動(dòng)力特性比較

由圖表可看出，隨著索距離加大，除了主梁一階對(duì)稱豎彎和反對(duì)稱豎彎有微小的變化外，其他主要振型幾乎不變，可以得出結(jié)論，斜拉索距的變化對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性影響微小。

3.2 塔旁無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度參數(shù)計(jì)算比較分析

部分斜拉橋，塔底梁端由于截面剛度相對(duì)斜拉橋大，更趨向于連續(xù)梁橋，要承受較大的彎矩，導(dǎo)致支撐要求較大的剛性，為了整座橋梁體系受力較平順，且為了讓索盡可能的起到優(yōu)化結(jié)構(gòu)的作用，在塔根一定范圍內(nèi)會(huì)有一段無(wú)索區(qū)，以保證彈性支撐的有效性與連續(xù)性。無(wú)索區(qū)一般為跨度的1/3[12]，這樣對(duì)結(jié)構(gòu)受力比較有利，本文無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度為20m，為跨度60m的1/3。文獻(xiàn)[10]取塔旁無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度22m、25m、28m、31m和34m進(jìn)行靜力分析研究。文獻(xiàn)[11]取塔盤(pán)無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度20m、25m、30m建立動(dòng)力計(jì)算模型進(jìn)行分析。塔端無(wú)索區(qū)大概是跨徑的1/4～2/5，因此本文選取無(wú)索區(qū)分別為15m，20m(基準(zhǔn)橋)，25m進(jìn)行比較。通過(guò)移動(dòng)整個(gè)索區(qū)來(lái)滿足無(wú)索參數(shù)的變化，其他參數(shù)均保持不變。對(duì)模型進(jìn)行編號(hào)，由無(wú)索區(qū)從小到大依次為模型A、模型B(基準(zhǔn)橋)、模型C。

圖4繪出幾個(gè)主要振型隨著塔旁無(wú)索區(qū)的變化，其頻率的變化情況。

圖4 塔旁無(wú)索區(qū)動(dòng)力特性比較

由圖表可看出，隨著無(wú)索區(qū)加大，除了主梁一階對(duì)稱豎彎和反對(duì)稱豎彎有微微變小外，其他主要振型幾乎沒(méi)變，且關(guān)于主梁振型的變化也很小，可以得出結(jié)論，塔旁無(wú)索區(qū)的變化對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性影響很小，故考慮動(dòng)力響應(yīng)時(shí)可以忽略其影響。該結(jié)論與文獻(xiàn)[8]所得到的結(jié)論基本一致。

3.3 布索形式參數(shù)計(jì)算比較分析

索面的布置對(duì)橋梁的抗扭剛度有很大影響，故使用雙索面的形式可以很大提高橋梁的抗扭能力，同時(shí)也對(duì)改善結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性的提高。文獻(xiàn)[11]采用單索面和雙索面作為參數(shù)變化參數(shù)分析了雙塔部分斜拉橋的動(dòng)力特性分析，本文同樣也對(duì)獨(dú)塔部分斜拉橋的索面形式進(jìn)行分析。本文選取單索面和雙索面(基準(zhǔn)橋)作參數(shù)分析比較，為了不讓橋塔和的剛度影響到參數(shù)分析的精度，通過(guò)移動(dòng)并合并兩塔索來(lái)滿足索面形式的變化，其他參數(shù)均保持不變。對(duì)模型進(jìn)行編號(hào)，由無(wú)索區(qū)從小到大依次為模型A、模型B(基準(zhǔn)橋)。

圖5繪出幾個(gè)主要振型隨著塔旁無(wú)索區(qū)的變化，及頻率的變化情況。

圖5 布索形式動(dòng)力特性比較

由圖表能看出，兩種布索形式對(duì)于獨(dú)塔部分斜拉橋扭轉(zhuǎn)振型和主梁側(cè)彎振型的影響微??；對(duì)主塔橫向振型的影響比較明顯，基本影響不到其他部位的動(dòng)力性能。結(jié)果顯示部分斜拉橋主梁的剛度相對(duì)較大，斜拉索起到的作用僅僅是加勁作用。

3.4 主塔高跨比參數(shù)計(jì)算比較分析

相比常規(guī)斜拉橋，部分斜拉橋最顯著的特征之一就是其塔高偏低。部分斜拉橋索對(duì)梁不再是豎向力為主，相反其軸向力的作用較為顯著，因此部分斜拉橋的拉索可認(rèn)為是主梁預(yù)應(yīng)力體外索，當(dāng)然其豎向力也起到一定的彈性支撐作用，減小了主梁跨中彎矩和梁根負(fù)彎矩，使梁的截面高度得以減小。部分斜拉橋的主塔約為常規(guī)斜拉橋的三分之一至二分之一。文獻(xiàn)[12]對(duì)三塔部分斜橋進(jìn)行塔高增加2m、4m和6m的靜力分析；文獻(xiàn)[13]也對(duì)部分斜拉橋的塔高參數(shù)進(jìn)行靜力特性分析，得到的結(jié)論基本相同。以上三篇文獻(xiàn)對(duì)塔高的參數(shù)分析都是基于靜力方面的分析，文獻(xiàn)[11]分析了漳州戰(zhàn)備大橋隨塔高變化的動(dòng)力特性，分別分析了主塔高跨比為1/12，1/10，1/8，1/6的塔高參數(shù)模型。國(guó)內(nèi)外已建獨(dú)塔部分斜拉橋的塔高與中跨跨度之比大部分在1/2.5～1/6之間，因此本文選取主塔高別為10，15m，22m(基準(zhǔn)橋)，25m進(jìn)行比較。改變塔高的同時(shí)，其他參數(shù)均保持不變。對(duì)模型進(jìn)行編號(hào)，由主塔高度從小到大依次為模型A、模型B、模型C(基準(zhǔn)橋)、模型D。

圖6繪出幾個(gè)主要振型隨著塔高的增大，其頻率的變化情況。

圖6 主塔高跨比動(dòng)力特性比較

由圖表可看出，塔高對(duì)于獨(dú)塔部分斜拉橋主梁各個(gè)振型頻率都有一定影響，隨著塔高參數(shù)的變化，除了關(guān)于塔的振型變化較大外，其余各振型的變化不明顯。從整體上看，塔高的變化對(duì)整橋的影響還是多方面的，不容忽視。文獻(xiàn)[11]中塔高的變化，對(duì)橋梁動(dòng)力特性的影響也相對(duì)較明顯，由于其分析的結(jié)構(gòu)型式與本文的獨(dú)塔型式存在差異，因此該參數(shù)對(duì)各個(gè)振型的影響程度友各自的特點(diǎn)。

3.5 主梁高跨比參數(shù)計(jì)算比較分析

由于索的彈性支撐，以及索的體外預(yù)應(yīng)力的作用，使部分斜拉橋橋的梁高相對(duì)連續(xù)梁橋大大減小，但相比常規(guī)斜拉橋，其主梁剛度又要大很多，實(shí)際受力中，主梁還是起主導(dǎo)作用。文獻(xiàn)[12][13]都分別對(duì)部分斜拉橋的主梁高跨比進(jìn)行靜力分析，分析結(jié)果都認(rèn)為主梁高跨比對(duì)橋梁的動(dòng)力特性影響較大。文獻(xiàn)[11]通過(guò)調(diào)整主梁剛度，研究分析了雙塔部分斜拉橋的動(dòng)力特性。主梁剛度的變化對(duì)性能跟趨近于連續(xù)梁體系的部分斜拉橋的影響是顯而易見(jiàn)的，因此加入主梁跨高比參數(shù)分析對(duì)獨(dú)塔部分斜拉橋的動(dòng)力特性分析是很重要的。國(guó)內(nèi)外已建獨(dú)塔部分斜拉橋支點(diǎn)處主梁高跨大致在1/25～1/15之間，等截面區(qū)主梁高跨比大致在1/40～1/30之間。本文改變參數(shù)原則：在不改變變截面區(qū)段長(zhǎng)度的前提下，按表2改變梁高，變截面區(qū)段截面變化同基準(zhǔn)橋相同采用拋物線變化，橋梁其他參數(shù)均保持不變。

表2 主梁高度參數(shù)情況

圖7繪出幾個(gè)主要振型隨著塔高的增大，其頻率的變化情況。

圖7 主梁高跨比動(dòng)力特性比較

由圖表可看出，主梁高跨比對(duì)獨(dú)特部分斜拉橋的影響，主要反映在主梁自身的振型上，對(duì)其它振型的影響不是很明顯。主梁高跨比的變化對(duì)全橋的剛度影響還是相當(dāng)大的，因此，獨(dú)塔部分斜拉橋動(dòng)力分析中，主梁高跨比的確定，應(yīng)充分考慮其影響。

3.6 墩高參數(shù)計(jì)算比較分析

由于部分斜拉橋的受力性能更接近于連續(xù)梁橋體系，且獨(dú)塔部分斜拉橋主幾乎都是塔梁墩固結(jié)，除去起加勁作用的索后，相當(dāng)于T構(gòu)橋，因此其墩高對(duì)部分斜拉橋的橋梁的動(dòng)力特性影響應(yīng)該是不容忽視的。針對(duì)部分斜拉橋的靜力參數(shù)分析和動(dòng)力分析相關(guān)的文獻(xiàn)，都無(wú)對(duì)墩高參數(shù)的變化的分析，本文加入墩高參數(shù)進(jìn)行分析。橋梁墩高因工程本身狀況和地形而異，因此本文選取該墩高參數(shù)的選擇不必參照國(guó)內(nèi)外獨(dú)塔斜拉橋的采用范圍，同時(shí)對(duì)參數(shù)的選擇不宜過(guò)大也不宜過(guò)小，過(guò)大不合實(shí)際，過(guò)小效果不明顯，經(jīng)過(guò)計(jì)算選擇，本文選擇在基準(zhǔn)橋的基礎(chǔ)上，中墩、邊墩高度減少5m和增大5m來(lái)滿足參數(shù)的變化。改變墩高的同時(shí)，其他參數(shù)保持不變。對(duì)模型進(jìn)行編號(hào)，模型A(墩高減少5m)、模型B(基準(zhǔn)橋)、模型C(墩高增大5m)。

圖8繪出幾個(gè)主要振型隨著墩高的增大，其頻率的變化情況。振型編號(hào)對(duì)應(yīng)的振型類型見(jiàn)表3。

由圖表可看出，獨(dú)塔部分斜拉橋的墩高的變化對(duì)各個(gè)構(gòu)件的振型影響都很大，唯獨(dú)對(duì)主梁和主塔的對(duì)稱振型影響很小。實(shí)際上墩高參數(shù)的影響效果，與對(duì)連續(xù)梁橋的影響是相同的，對(duì)獨(dú)塔部分斜拉橋的影響是不容忽視的，故本文加入墩高參數(shù)進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，墩高對(duì)全橋剛度的影響很大，同樣對(duì)各個(gè)構(gòu)件的影響也很明顯。

圖8 墩高動(dòng)力特性比較

3.7 兩跨跨徑比參數(shù)計(jì)算比較分析

國(guó)內(nèi)外獨(dú)塔部分斜拉橋大多數(shù)采用對(duì)稱布置，兩跨不等的情況也不少，主要考慮地形因素、施工的可行性以及橋型的布置需要，而采用不等跨步對(duì)稱布置。多塔部分斜拉橋的邊主跨不對(duì)稱，類似于多塔常規(guī)斜拉橋，不僅要考慮全橋的剛度、地形和施工的需求，還包括減小中跨跨中撓度和提高全橋整體剛度。由于部分斜拉橋受力性能相對(duì)更接近連續(xù)梁橋，故邊主跨比的取值一般為0.6左右。對(duì)于獨(dú)塔部分斜拉橋的兩跨跨徑比并沒(méi)有嚴(yán)格的要求，由于主梁的剛度較大，允許兩跨跨徑比一定量的差別，若兩跨跨徑比過(guò)大，還可以用輔助墩來(lái)滿足受力上的要求。文獻(xiàn)[10][11]分別對(duì)三跨部分斜拉橋的邊主跨進(jìn)行靜力參數(shù)分析和動(dòng)力參數(shù)分析，得到的結(jié)果邊主跨比對(duì)主梁無(wú)論是靜力性能有較大的影響，而對(duì)動(dòng)力特性的影響不是很大，更多的集中于主塔墩的影響。而獨(dú)塔部分斜拉橋的兩跨跨徑比又與以上兩者的情況又有所不同，本節(jié)以國(guó)內(nèi)外獨(dú)塔斜拉橋的兩跨跨徑比數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行兩跨跨徑比對(duì)其動(dòng)力特性影響的參數(shù)分析。國(guó)內(nèi)外已建獨(dú)塔部分斜拉橋兩跨跨徑比大致在0.6～1之間，因此本節(jié)選取四個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析，兩跨跨徑比分別為0.7(A)、0.8(B)、0.9(C)、1(D基準(zhǔn)橋)，參數(shù)改變通過(guò)改變邊墩處無(wú)索區(qū)段長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，橋梁其他參數(shù)均保持不變。

圖9繪出幾個(gè)主要振型隨著兩跨跨徑比增大，其頻率的變化情況。振型編號(hào)對(duì)應(yīng)的振型類型見(jiàn)表1。

圖9 兩跨跨徑比動(dòng)力特性比較

由圖表可看出，獨(dú)塔部分斜拉橋的兩跨跨徑比的變化主要影響主梁面內(nèi)豎彎，使兩跨主梁振型出現(xiàn)順序不一致，且隨著跨度的變小，頻率呈明顯遞減趨勢(shì)。兩跨跨徑比的變化對(duì)其它振型的影響較小，對(duì)主塔橫橋向不對(duì)稱振型造成微小的影響，對(duì)其它部分則幾乎不造成影響。獨(dú)塔部分斜拉橋與多塔部分斜拉橋不同，其兩跨跨徑比的選用更多的是為了實(shí)際地形與結(jié)構(gòu)的需要，因此考慮其兩跨跨徑比參數(shù)的影響，更多的是為不等跨的獨(dú)塔部分斜拉橋做參考，選取最合適的兩跨跨徑比。

4 結(jié)論

4.1 參數(shù)敏感分析結(jié)論

由于部分斜拉橋的主塔和斜拉索只是輔助受力和加勁作用，其剛度主要由主梁提供，使得塔和索對(duì)其動(dòng)力特性的影響是很有限的。而主梁剛度、塔高以及墩高參數(shù)的影響明顯較大。本文通過(guò)7個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的動(dòng)力敏感性分析，得到以下幾點(diǎn)關(guān)于獨(dú)塔部分斜拉橋結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的分析結(jié)論：

(1)隨著索距加大，除了主梁一階對(duì)稱豎彎和反對(duì)稱豎彎有微小影響外，對(duì)其他主要振型影響小，幾乎可以忽略。斜拉無(wú)索區(qū)的變化同樣影響微小可忽略。布索形式總體來(lái)看不會(huì)影響到整座橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，同時(shí)基本影響不到結(jié)構(gòu)其他部位的動(dòng)力性能。相關(guān)文獻(xiàn)顯示，斜拉索距、無(wú)所區(qū)長(zhǎng)度和布索形式對(duì)整橋靜力的影響相對(duì)較大[9]，因此在做部分斜拉橋塔旁無(wú)索區(qū)長(zhǎng)度的選取時(shí)可只考慮結(jié)構(gòu)靜力特性。

(2)主塔高度變化對(duì)主梁的影響很小。主塔高跨比的變化對(duì)主塔橫橋向振型和縱橋向振型的影響都較大，隨著主塔的塔高變大，在一定范圍內(nèi)其振型頻率會(huì)趨于一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值。隨著主塔高跨比的增大，塔高對(duì)橋梁整體的影響效果趨向于常規(guī)斜拉橋的。

(3)主梁高跨比增大，全橋縱向振動(dòng)隨之變大，耦合主梁一階反對(duì)稱扭轉(zhuǎn)、主梁一階反對(duì)稱側(cè)彎振型頻率略有增大。而主梁高跨比對(duì)塔振型的影響也僅僅通過(guò)索在縱向有微小的影響，對(duì)塔的橫橋向振動(dòng)基本沒(méi)有影響?？傊髁焊呖绫鹊淖兓瘜?duì)以主梁剛度為主導(dǎo)的部分斜拉橋的動(dòng)力特性影響是顯而易見(jiàn)的。

(4)墩高的增大，全橋縱向和橫向振動(dòng)頻率出現(xiàn)明顯變小。獨(dú)塔部分斜拉橋的墩高的變化對(duì)各個(gè)構(gòu)件的振型影響都很大，唯獨(dú)對(duì)主梁和主塔的對(duì)稱振型影響很小。同連續(xù)梁橋體系相同，墩高對(duì)全橋剛度的影響很大，同樣對(duì)各個(gè)構(gòu)件的影響也很明顯。

(5)由于主梁不對(duì)稱布置，兩跨主梁豎彎的振型也出現(xiàn)不一致，同時(shí)造成兩跨主梁振型出現(xiàn)順序不一致?；鶞?zhǔn)橋模型的對(duì)稱出現(xiàn)對(duì)稱與反對(duì)稱豎彎振型頻率介于不對(duì)稱模型的左右跨一階豎彎的頻率之間。兩跨跨徑比對(duì)主塔的振型影響較小。

4.2 獨(dú)塔部分斜拉橋動(dòng)力特點(diǎn)

與相應(yīng)的常規(guī)斜拉橋、連續(xù)梁橋(剛構(gòu)橋)相比，獨(dú)塔部分斜拉橋具有如下的動(dòng)力特點(diǎn)：

(1)相比動(dòng)力特性受塔和索影響較大的常規(guī)斜拉橋[14]，獨(dú)塔部分斜拉橋所受的影響則小的多，從前四個(gè)參數(shù)分析結(jié)果可以看出索參數(shù)的變化造成的影響幾乎可以忽略，而塔參數(shù)變化也僅僅使塔的振型產(chǎn)生較大變化，其次對(duì)面內(nèi)豎彎振型的影響也是微小的。

(2)相比常規(guī)斜拉橋，獨(dú)塔部分斜拉橋明顯屬于中短周期橋型，基本周期只有1～2s左右，而常規(guī)斜拉橋的基本周期基本都大于5s。常規(guī)斜拉橋的一階振型多是縱飄或側(cè)彎，而部分斜橋的一階振型卻是面內(nèi)豎彎。獨(dú)塔部分斜拉橋的扭轉(zhuǎn)振型與側(cè)彎振型強(qiáng)烈地耦合在一起，而沒(méi)有出現(xiàn)純扭轉(zhuǎn)或純側(cè)彎的振型，這一特點(diǎn)與常規(guī)斜拉橋是相似的。由此可見(jiàn)扭轉(zhuǎn)振型與側(cè)彎振型耦聯(lián)的依據(jù)是梁索塔的共同作用，也就是參入了索和塔因素而造成的響應(yīng)結(jié)果。

(3)相比連續(xù)梁橋，獨(dú)塔部分斜拉橋的面內(nèi)豎彎振型出現(xiàn)較早，且頻率值也小。與連續(xù)梁橋相似，主梁側(cè)彎振型出現(xiàn)的較早，這點(diǎn)與獨(dú)塔部分斜拉橋自身的整體結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)。從前十階振型的分布來(lái)看，獨(dú)塔部分斜拉橋與連續(xù)梁橋更為接近，因此獨(dú)塔部分斜拉橋動(dòng)力特性相對(duì)常規(guī)斜拉橋來(lái)看更接近與連續(xù)梁橋。

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