桥梁动力特性课件.ppt

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1、同济大学土木工程防灾国家重点实验室、桥梁工程系桥梁抗风设计第五讲主讲教师:杨詠昕副研究员.博士桥梁动力特性2、悬索桥基频估算1、斜拉桥基频估算同济大学土木工程防灾国家重点实验室3、动力特性结果比较4、主梁力学模型5、有限元动力特性计算同济大学土木工程防灾国家重点实验室1.斜拉桥基频估算1.1竖向弯曲基频估算公式无辅助墩:有辅助墩:—斜拉桥主跨跨径(m)—竖向弯曲振动基频(Hz)适用条件:双塔三跨斜拉桥同济大学土木工程防灾国家重点实验室1.2扭转基频估算公式—经验系数,按下表取用—扭转振动基频(Hz)索面主梁断面形状钢桥混凝土桥平行索面开口109半开口

2、1212闭口1714斜索面开口1211半开口1412闭口2117同济大学土木工程防灾国家重点实验室2.悬索桥基频估算2.1反对称竖弯基频估算公式fba—反对称竖弯振动基频(Hz)L—悬索桥的主跨跨径(m)EI—加劲梁竖弯刚度(N·m2)Hg—恒载作用下单根主缆水平拉力(N)m—桥面系和主缆的单位长度质量(kg/m),m=md+2mcmd—桥面系单位长度质量(kg/m)mc—单根主缆单位长度质量(kg/m)同济大学土木工程防灾国家重点实验室2.1反对称竖弯基频估算公式(续)主跨跨径500m以上的悬索桥f—主缆矢高(m)适用条件:单主跨简支加劲梁悬索桥同

3、济大学土木工程防灾国家重点实验室2.2对称竖弯基频估算公式fbs—对称竖弯振动基频(Hz)L—悬索桥的主跨跨径(m)EI—加劲梁竖弯刚度(N·m2)Hg—恒载作用下单根主缆水平拉力(N)m—桥面系和主缆的单位长度质量(kg/m),m=md+2mc适用条件:单主跨简支加劲梁悬索桥同济大学土木工程防灾国家重点实验室2.3反对称扭转基频估算公式fta—反对称扭转振动基频(Hz)GJd—加劲梁自由扭转刚度(N·m2)EIω—加劲梁约束扭转刚度(N·m4),闭口截面可忽略r—加劲梁截面惯性半径(m)Bc—主缆中心距(m)适用条件:单主跨简支加劲梁悬索桥同济大学

4、土木工程防灾国家重点实验室2.4对称扭转基频估算公式适用条件:单主跨简支加劲梁悬索桥2.5桥梁结构阻尼比钢桥:0.005钢混结合梁桥:0.01混凝土桥:0.02同济大学土木工程防灾国家重点实验室2.5桥梁结构阻尼比(续)同济大学土木工程防灾国家重点实验室2.5桥梁结构阻尼比(续)同济大学土木工程防灾国家重点实验室2.5桥梁结构阻尼比(续)同济大学土木工程防灾国家重点实验室2.5桥梁结构阻尼比(续)同济大学土木工程防灾国家重点实验室3.动力特性结果比较3.1斜拉桥动力特性序号桥名跨度 (m)辅助 墩竖弯基频(Hz)扭转基频(Hz)有限元估算有限元估算1

5、上海颗珠山桥332无0.33810.33130.47640.54882海口世纪大桥340有0.27280.44120.36690.75933上海南浦大桥423有0.34310.35460.42240.43764荆沙长江大桥500有0.19870.30000.27390.62615上海杨浦大桥602有0.27330.24920.33270.48916青州闽江大桥605有0.20750.24790.35710.48797南京长江二桥628有0.24260.23890.32330.83808苏通长江大桥1088有0.17540.13790.21480.63

6、67结论:竖弯基频有一定误差;扭转基频不可接受同济大学土木工程防灾国家重点实验室3.2悬索桥动力特性序号桥名跨度 (m)简支主跨竖弯基频(Hz)扭转基频(Hz)有限元估算有限元估算1柳州红光大桥380是0.19150.35912广东虎门大桥888是0.11150.12070.36120.35733宜昌长江大桥960是0.10500.35804江阴长江大桥1385是0.08900.25815润杨长江大桥1490是0.12450.22496西堠门大桥1650否0.10050.34890.23230.4671结论:竖弯和扭转基频误差都很大实际大跨度桥梁结构

7、动力特性应采用有限梁单元法计算同济大学土木工程防灾国家重点实验室4.主梁力学模型4.1单主梁模型有限单元:空间梁单元模型主梁轴线:截面扭心连线主梁刚度:拉伸刚度EA,两个方向抗弯刚度EI绕轴线自由扭转刚度GJd主梁质量:集中(分布)质量m和集中(分布)质量惯矩Im主梁与索面:短刚臂或弹性梁适用条件:自由扭转刚度较大的闭口箱梁截面同济大学土木工程防灾国家重点实验室4.2双主梁模型有限单元:空间梁单元模型主梁轴线:质量惯矩和约束扭转刚度等效主梁刚度:相同,约束扭转刚度不能忽略主梁质量:相同主梁与索面:相同适用条件:分离双箱梁断面主要缺点:刚性横梁连接的平

8、面框架是剪切型结构 侧弯刚度等效很困难同济大学土木工程防灾国家重点实验室4.3三主梁模型有限单元:空间梁单元

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