邊中跨比對雙塔雙索面混凝土斜拉橋動力特性影響分析

郭攀

摘 要：本文通過ANSYS有限元分析軟件，建立某雙塔雙索面混凝土斜拉橋的空間力學(xué)計算模型，利用子空間迭代法分析了不同跨徑比時結(jié)構(gòu)的自振頻率及相應(yīng)振型特征，得出不同跨徑比對結(jié)構(gòu)自振頻率及振型順序的敏感程度。該結(jié)論有利于通過模態(tài)參數(shù)修正有限元分析模型，對后期調(diào)整結(jié)構(gòu)自振頻率及斜拉橋的構(gòu)造設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：雙塔雙索面混凝土斜拉橋；動力特性；邊中跨比；頻率；振型

中圖分類號：U448.27；U441 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）07-0104-02

Influence of Side to Main Span on the Dynamic Characteristic of

Double-cable Plane Prestressing Force Concrete Cable Stayed Bridge

GUO Pan

（Henan Provincial Communications Planning & Design Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450052）

Abstract： Through the finite element analysis program ANSYS， hree-dimensional finite element models for two pylons cable-stayed bridges are set up. The natural vibration modes and frequencies of the bridge are computed using the subspace iteration method with the influence of parameter changes of ratio of side to main span. The analysis draws the general conclusions on the parametric sensitivity about dynamic characteristics of two pylons cable-stayed bridges. These conclusions are propitious to the modification of finite element models， and also， provide some gist to the concept design and the constitution design.

Keywords： two pylons cable-stayed bridge；dynamic characteristics；ratio of side to main span；frequencies；the natural vibration modes

1 研究背景

某雙塔雙索面混凝土斜拉橋，主跨348m，邊跨174m，橋?qū)?8m，塔高162m，主塔連接橫梁長30m，塔的倒Y分叉點距橋面60m，塔底距橋面30m，塔底橫橋向距離20m。全橋張拉118條索[1]。

本文以結(jié)構(gòu)動力學(xué)模態(tài)分析方法為基本理論，以ANSYS有限元分析軟件作為計算工具，以斜拉橋三維有限單元模型為研究對象，研究邊中跨比的變化對斜拉橋動力特性的影響，探討斜拉橋頻率、振型及其順序的一般變化規(guī)律，有利于依據(jù)模態(tài)參數(shù)修正有限元模型，對今后結(jié)構(gòu)自振頻率的調(diào)整及斜拉橋的概念設(shè)計及構(gòu)造設(shè)計都具有一定的指導(dǎo)意義。

2 有限元建模

通過ANSYS有限元分析軟件對斜拉橋進行空間離散，將結(jié)構(gòu)用桿、梁、索或其他形態(tài)的單元進行模擬。主梁采用單主梁法的空間“魚骨式”模型，將加勁梁的抗彎、抗扭剛度集中在一根縱向的空間桿件上，其質(zhì)量通過橫向“魚骨”沿空間分布。斜拉索錨固點為梁單元的自然節(jié)點。橋塔采用三維梁單元模擬，塔柱的截面變化和索錨固點為梁單元的自然節(jié)點。……