斜拉橋索—塔—梁耦合參數(shù)振動(dòng)

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1、第35卷，第3期公路工程Vo1．35，No．32010年6月HighwayEngineeringJun．，2010斜拉橋索一塔一梁耦合參數(shù)振動(dòng)郭翠翠，王波，張華兵(中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司，湖北武漢430034)[摘要]綜合考慮拉索的垂度、傾角、幾何非線性，建立了斜拉索一塔一主梁耦合振動(dòng)模型，推導(dǎo)出三自由度非線性參數(shù)1振動(dòng)微分方程組。以國內(nèi)某橋?yàn)楣こ瘫尘?，分析參?shù)振動(dòng)可能性，研究參數(shù)振動(dòng)特性，分析了傾角、初始擾動(dòng)、阻尼對索振動(dòng)效應(yīng)的影響。[關(guān)鍵詞】斜拉橋；耦合參數(shù)振動(dòng)；微分方程；振動(dòng)效應(yīng)；阻尼[中圖分類號]u44

2、3．38[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1674—0610(2010)03—0052-06TheResearchonCouplingParametricVibrationofCable··tower-girderinCable—stayedBridgeGUOCuicui，WANGBo，ZHANGHuabing(BridgeScienceResearchInstitute，ChinaZhongtieMajorBridgeEngineeringGroup，Wuhan430034)[Abstract]Consideringwiththes

3、ag，clinationandgeometrynonlinearity，acouplingparametricvi—brationmodelwasbuiltandthethree—·degree-·of-freedomnonlinearparametricvibrationdifferentialequa-tionsweregained．TakingsomeBridgeastheprojectbackground，thepaperanalysedthepossibilityofparametricvibrationandstud

4、iedthecharacteristicsofvibration．Theinfluenceofthevariousparameters，suchasthesag，theinitialdisturbances，thedampingandSOon，wereinvestigated．[Keywords]thecable·stayedbridge；couplingparametricvibration；differentialequation；Thein—fluenceofvibration；damper斜拉索具有質(zhì)量小、剛度小、阻尼小

5、的特點(diǎn)，極能性，并研究了參數(shù)振動(dòng)特性。易在各種激勵(lì)下發(fā)生橫向振動(dòng)，影響橋梁結(jié)構(gòu)安全、1工程背景簡介使用性能與壽命。橋塔、主梁振動(dòng)時(shí)，當(dāng)振動(dòng)頻率接近索固有振動(dòng)頻率2倍時(shí)，即使很小的激勵(lì)也會引國內(nèi)某橋是公鐵兩用斜拉橋，該橋總長度為起拉索大幅振動(dòng)，由于激勵(lì)作為參數(shù)出現(xiàn)在振動(dòng)系9．3km，主橋總跨徑為1092m，橋跨布置為98+統(tǒng)中，這種振動(dòng)稱為參數(shù)振動(dòng)?。由于現(xiàn)代斜拉橋196+504+196+98m的雙塔三索面斜拉橋，上層均采用密索體系，拉索固有頻率分布廣，且主梁振動(dòng)為6車道公路，下層為四線鐵路。斜拉橋主梁為板的基頻均較低，很容易滿足

6、其發(fā)生的條件，從而激起桁結(jié)合鋼桁梁，“N”形桁架，三片主桁。主塔為鉆石拉索大幅振動(dòng)。這對橋梁的安全性及穩(wěn)定性是個(gè)很形主塔，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，空心矩形截面，拉索按扇大的沖擊。因此，準(zhǔn)確分析其振動(dòng)特性并制定合理形三索面布置。橋型布置見圖1?？刂拼胧τ谛崩瓨虻慕ㄔO(shè)和維護(hù)意義重大。2斜拉索一橋塔一主梁耦合振動(dòng)方程本文在綜合考慮拉索的垂度效應(yīng)、大變形效應(yīng)、拉索與橋梁的傾角效應(yīng)的基礎(chǔ)上，建立了斜拉索一2．1拉索振動(dòng)方程建立橋塔一主梁耦合振動(dòng)模型，推導(dǎo)出三自由度非線性為研究斜拉索振動(dòng)機(jī)理，將拉索的振動(dòng)問題簡參數(shù)振動(dòng)方程，并采用Galerkin

7、法轉(zhuǎn)化為微分方化為如圖2所示三自由度非線性振動(dòng)系統(tǒng)，建立如程組。采用龍格一庫塔數(shù)值積分方法編程，以國內(nèi)下坐標(biāo)系，將橋面簡化為作用于索端的集中質(zhì)量塊某橋?yàn)楣こ瘫尘?，建立有限元模型，分析參?shù)振動(dòng)可，橋面剛度用彈簧模擬，橋面阻尼由阻尼器C[收稿日期]2009—11—13[作者簡介】郭翠翠(1985一)，女，湖北潛江人，碩士，工程師，主要從事斜拉索抑振，橋梁新技術(shù)研究，健康監(jiān)測等方面工作。第3期郭翠翠，等：斜拉橋索一塔一梁耦合參數(shù)振動(dòng)531094．4’，／／／“，～皿JlLIl一占腳l／／_llI8圖1某橋橋型布置(單位：m)Figur

8、e1Thebridge·typelayoutofsomebridge(unit：m)模擬，將橋塔簡化為作用于索端的集中質(zhì)量塊，式中：T為拉索的初始切向拉力，．r為拉索振動(dòng)拉伸橋塔剛度用彈簧模擬，橋塔阻尼由阻尼器G模而產(chǎn)生的附加切向動(dòng)拉力，s為弧長坐標(biāo)，為拉索擬。