斜拉桥单、双主梁建模动力特性比较.pdf

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1、第39卷第6期四川建筑利学研究2013年12月SiehuanBuildingScince165斜拉桥单、双主梁建模动力特性比较王建新，马存明，高伟，樊泽民(西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)摘要：为研究不同建模方法对斜拉桥动力特性的影响，首先以简支梁为研究对象进行分析。文中分别采用单主梁、双主梁对简支梁和斜拉桥进行建模并进行动力特性计算，对两种建模方法计算的结果进行对比，分析两种建模方法对计算桥梁动力特性产生差异的原因。计算结果表明，两种建模方法对竖向弯曲频率、扭转频率影响较小，对横向弯曲频率影响较大。关键词：斜拉桥；有限元；动力特性；分析中图分

2、类号：U448．27；TU317．1文献标志码：A文章编号：1008—1933(2013)06—165—04Thecomparisonofdynamiccharacteristics0fcable．stayedbridgeswithsingle·girderanddouble-girderWANGJianxin，MACunming，GAOWei，FANZemin(SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Tostudytheeffectof

3、differentmethodsofmodelingtothedynamiccharacteristicsofcable—stayedbridges，asimplysupposedbeamisstudiedandanalysised．Single—girderanddouble—girderareusedformodelingandcalculatingthedynamiccharacteristicsforbothbridgesinthispaper．Thecomparisonoftheresultsfromthetwomethodsismadeandthe

4、causesofthedifferenceofthedynamiccharacteristicsofthebridgeresuhedbythemethodsaboveareanalysized．Theresultshowsthatadoptingthetwodifferentmethodshaveaslighteffectontheverticalbending~equencyandtorsionalfrequencywhilearelativelyheavyinfluenceonthelateralbendingfrequency．Keywords：cabl

5、e-stayedbridge；finiteelement；dynamiccharacteristics；analysis．t概要：篇在对斜拉桥结构进行合理简化的建模与计算过元模拟。在斜拉桥的抗风动力特性计算分析中，主程中，要求在保证结构刚度、质量的空间分布以及约梁计算通常采用以下三种模型：单主梁(鱼刺梁)模束条件能够有效地反应真实结构工作状态的基础型、双主梁模型和三主梁模型，如图1所示。一一(a)单主粱模式(b)双主梁模式(c)三主粱模式图1主梁模型Fig．1Themodelofmaingirder单主梁模型是最常用的主梁模型。采用该模型量、刚度(包括拉伸刚度

6、，横向弯曲刚度，竖向时，模型轴线通过主梁断面的扭转中心，桥面系的质弯曲刚度和自由扭转刚度)和质量惯性矩都集中于轴线上，主梁节点外伸刚臂与斜拉索连接。该模型能准确模拟主梁的质量、竖向弯曲刚度，缺点收稿日期：2012-04-09作者简介：王建新(1988一)，男，山东新泰人，在读研究生，研究方是不能准确地反映横梁刚度和主梁的侧向变形以及向：桥梁抗风。没有计入约束扭转刚度对动力特性计算的影响。基金项目：国家自然科学基金资助项目(50808148)E—mail．wjx_0722@163．COrn双主梁模型中，主梁的竖向弯曲刚度分配给两166四川建筑科学研究第39卷根边

7、主梁，以保证竖向弯曲刚度等效。该模型适用桥梁结构动力特性结果产生的差异，首先以简支梁于具有分离的开口或半开口主梁断面。其优点是横为研究对象对其进行动力特性计算分析。该简支梁梁刚度真实，与实际相吻合，主梁分布在两侧，能提跨度为62．5m，有5道横梁，每12．5m一道，每道供一部分侧向翘曲刚度，而且杆件和节点数目较少；横梁重24．8t，横梁长4．2m，主梁截面为分离式钢缺点是不能准确模拟侧向刚度和约束扭转刚度。箱梁(图2)。三主梁模型由桥轴线上的中梁、位于索面处的两个边梁及横梁组成，通过适当的刚度和质量分配满足等效条件，三片主梁之间通过刚性横梁或节点问的主从关系连

8、接。该模型力学性能好，缺点是单元数目多