基于ANSYS的人行天桥自振特性分析.pdf

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1、基于ANSYS的人行天桥自振特性分析褚若帆吕美群魏达(东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150040)[摘要]为研究人行天桥的自振特性，通过有限元分析软件ANSYSl2．1对某人行天桥建立了有限元结构模型，进行了人行天桥的模态分析，通过模态分析得到了人行天桥的自振频率、自振周期、振型等自振特性。数值分析表明：人形天桥结构振型主要以竖弯为主，高阶振型还会出现横移、扭转等变形。[关键词]人行天桥；自振特，i'A；ANSYS文章编号：2095-4085(2015)09-0032一02目前国内外对于人行天桥的研究非常

2、多，但是国内对于人行天桥的研究主要集中在静力方向，对于我国人形天桥的自振特性研究还较少。研究结构的自振特性是进行结构动力响应研究的基础，因此对人行天桥进行自振特性研究是很有图2有限元模型计算图必要的。1计算模型2模态分析理论以某哈尔滨某人行天桥为研究对象，利用有限元计算软件ANSYS(由美国ANSYS开发的有限元分析软件))建立三维有限元模型，并对有限元计算模型进行模态分析得到人行天桥的自振频率、自振周期、振型等自振特性参数。该人行天桥为三跨双悬臂连续钢箱梁桥。桥梁横断面如图1所示。寸3300弋lI夕一口一lI^

3、!!竺≯图1人行天桥主梁横截面图建立的有限元计算模型采用beaml88梁单元，材料根据A3钢进行设置，对三维模型进行单元网格划分并施加连续梁约束，建立的有限元计算模型如图2所示。作者简介：褚若帆(1993一)，男，山西太原人，从事土木工程相关工作与研究。·32·振动模态是弹性结构固有的、振动的特性，结构的每阶模态都具有其特定的频率、周期、阻尼比以及模态振型。对振动模态进行分析就是将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数

4、。模态就是将多自由度结构体系转变为单自由度结构体系的叠合，多自由度结构体系的自振动力微分方程如式(1)[M]计C]夕[K]Y=0(1)在实际结构计算中通常会忽略阻尼作用的影响，因此得到无阻尼影响的多自由度结构体系自振动力微分方程如式(2)[M]多+[K]y=o(2)将上述矩阵方程进一步转化，可以得到计算结构自振频率的矩阵方程式(3)[K]妒=∞2[M]妒(3)式中妒表示结构的结构振型向量，∞表示结构的自振频率。由此可以通过模态分析方法了解结构的自振特性，其在某一受影响频率范围内的模态特性，以此来预测结构在内外部各

5、类振源作用下产生的实际动力响应。因此模态分析是得到结构自振特性并以此考虑结构动力响应的重要方法。(下转第34页)此同时，在推广的进程中应该注意标准的加强和规范的完善，应该从不同气候、城乡发展状况等多种因素综合考虑。3．2加强节能建筑的管理目前，我国大部分地区推行的是节能50％～60％的设计标准，因为技术和体质改革等多方面的原因，导致节能低碳建筑建筑在部分地区出现节能不节钱的现象，影响了公众节能的动力。而公共机构进行过预测算，其节能潜力可达到20％，因此加强建筑节能管理十分重要。4结语目前，我国仍处于改革的攻坚克难

6、阶段，虽然经济飞速发展，但也面临着众多问题。在发展过程中，日益增加对能源的依赖，虽然我们采取多种措施减少能源消耗和污染环境，但对于我们14亿人口的大(上接第32页)3自振特性分析运用多重Ritz向量法对建立的人行天桥进行自振特性分析，可以得到其自振频率、自振周期、振型图等自振特性。本例共取用15阶模态，由于篇幅原因，将第l、5、10、15阶模态的自振频率以及自振周期列于表1，选取第各典型模态的振型图如图3。表1人行天桥自振参数分析根据表l所示，该人行天桥第一阶模态频率为6．729Hz，符合城市人行天桥规范所要求的

7、3Hz(频率)的规定。随着自振振型阶数的增大，人行天桥的自振频率也不断增大，且增大的幅度随着阶数的增大而变大。根据图3可以看出，人行天桥的模态变形主要有竖弯、侧弯以及扭转，且变形阶数随着自振频率的增大而不断增加。在结构自振频率较小时，主要发生竖弯为主的结构变形，随着人行天桥自振频率的增大，侧移、扭转等组合变形逐渐出现。·34·国不能掉以轻心。建筑的节能和低碳环保与我们国家的发展一脉相承，息息相关，我们要通过全面可靠的措施和完善的建筑体系，使建筑的发展实现可持续化。参考文献：[1]王少阶．发展低碳建筑推动建筑节能[

8、J]．建设科技，2010，(4)：20—21．[2]秦佑国．发展绿色建筑要考虑中国国情[J]．生态城市与绿色建筑，2010，(1)：114—115．[3]王崇杰，薛一冰．节能减排与低碳建筑[J]．工程力学，2010。(2)：42—47．[4]谢浩．低碳之路与建筑节能[J]．建筑节能，2010，5(4)：40—43．[5]龙惟定，白玮，梁浩，等．建筑节能与低碳建筑[J]．节