工程抗風(fēng)之橋梁結(jié)構(gòu)動力特性及其計(jì)算分析PPT

1、橋梁結(jié)構(gòu)動力特性及其計(jì)算分析 橋梁結(jié)構(gòu)動力特性是橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)中的重要資料，進(jìn)行橋梁風(fēng)致振動計(jì)算分析和橋梁模型風(fēng)洞試驗(yàn)，都須以結(jié)構(gòu)動力特性為依據(jù)。本章首先介紹如何采用有限元方法進(jìn)行懸索橋和斜拉橋的結(jié)構(gòu)動力特性分析，然后介紹 采用近似公式計(jì)算橋梁基頻。對數(shù)衰減律4.1 頻率、振型及結(jié)構(gòu)阻尼 阻尼比與對數(shù)衰減率的關(guān)系頻率單位時間內(nèi)系統(tǒng)簡諧振動的次數(shù)，常記為f，單位為Hz（次/秒）。簡諧振動的頻率等于周期的倒數(shù)。圓頻率w=2pf，單位為（周/秒）。振型結(jié)構(gòu)以某一頻率做箭諧振動時，結(jié)構(gòu)各點(diǎn)相對位移的關(guān)系。阻尼結(jié)構(gòu)在做有阻尼自由振動時振幅衰減的程度結(jié)構(gòu)的頻率和振型可以通過結(jié)構(gòu)動力特性分析獲得，結(jié)構(gòu)阻尼與材

2、料、結(jié)構(gòu)形式等多種因素有關(guān)，無法通過計(jì)算取得。橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)的阻尼比可以取以下經(jīng)驗(yàn)值：橋梁種類阻尼比阻尼比的統(tǒng)計(jì)范圍鋼橋0.0050.5%1.0%結(jié)合梁橋0.011.0%1.5%混凝土橋0.022.0%3.0%4.2 采用有限元方法計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)動力特性空間桿單元空間梁單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力特性分析常用的商業(yè)有限元軟件ANSYSALGORSAP2000ADINANASTRAN ABAQUSDIANA懸索橋結(jié)構(gòu)動力特性示例階次頻率(Hz) 振型特點(diǎn)10.0693縱漂20.1419L-S-130.2163V-S-140.2690V-A-150.3954V-S-260.4106L-A-170.4806V

3、-A-280.5020主塔橫擺90.5129主塔橫擺100.5614T-S-1110.6437V-S-3120.6620V-A-3130.7039V-S-4140.7045L-S-2150.7480邊跨豎向160.7634T-A-1斜拉橋結(jié)構(gòu)動力特性計(jì)算示例第一對稱豎彎第一反對稱豎彎第一對稱扭轉(zhuǎn)第一對反稱扭轉(zhuǎn)橋梁顫振分析中重要的模態(tài)第一對稱豎彎第一對稱扭轉(zhuǎn)第一反對稱豎彎第一反對稱扭轉(zhuǎn)橋梁抖振分析中重要的模態(tài)結(jié)構(gòu)前20-30階模態(tài)其中：L跨度（m)； EJ加勁梁的豎彎剛度（N.m2)； Hg恒載單根主纜水平拉力(N)；m橋面和主纜的單位長度總質(zhì)量，m=md+2mc； md橋面單位長度質(zhì)量(kg/

4、m)； mc單根主纜單位長度質(zhì)量(kg/m)。f-主纜矢高。單跨簡支懸索橋一階反對稱豎彎對于跨度超過500米的懸索橋4.3 橋梁基頻的近似計(jì)算單跨簡支懸索橋一階對稱豎彎其中：L跨度（m)； Ec主纜彈性模量（N.m2)； Ac單根主纜截面積(N)；W橋梁單位長度重量；單跨簡支懸索橋一階反對稱扭轉(zhuǎn)其中：EJw，EJd加勁梁的約束扭轉(zhuǎn)和自由扭轉(zhuǎn)剛度(N.m2和N.m4)，對閉口箱梁，約束扭轉(zhuǎn)剛度可以忽略； r加勁梁慣性徑（m)； Bc兩邊索的中心距(m)；W橋梁單位長度重量；單跨簡支懸索橋一階對稱扭轉(zhuǎn)某大跨雙索面單跨簡支懸索橋，其基本數(shù)據(jù)如下：1、結(jié)構(gòu)尺寸：跨度 L1138m，梁寬B=37.9m，主纜間距Bc=35.7m，矢跨比f/L=1/9.5。2、加勁梁（鋼）：面積 A1.412m2，扭轉(zhuǎn)慣矩 J=10.571m4，豎向慣矩 Iv=3.026m4，橫向慣矩 IL=165.938m4單位長度的質(zhì)量 md=21103kg/m單位長度質(zhì)量慣性矩 Jm2512103kgm2/m彈性模量 E=2.1105MPa，剪切模量 G=8.077104MPa3、主纜（鋼）：彈性模量 Ec2.0105MPa單位長度質(zhì)量