鄒雨亭，周　旭(.長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院;.貴州高速公路集團(tuán)有限公司)

輔助墩對某獨(dú)柱式斜拉橋自振特性的影響分析

鄒雨亭1，周旭2
(1.長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院;2.貴州高速公路集團(tuán)有限公司)

摘要:結(jié)構(gòu)的自振特性決定其動力反應(yīng)特性，對其進(jìn)行分析具有十分重要的意義。本文以國內(nèi)某獨(dú)柱式雙索面半漂浮鋼箱梁斜拉橋?yàn)槔?，分別討論了主塔剛度、輔助墩的個(gè)數(shù)對其自振特性的影響。

關(guān)鍵詞:斜拉橋;自振特性;主塔剛度;輔助墩;參數(shù)分析

中圖分類號:U442

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)07－0146－01

收稿日期:2015－03－31

作者簡介:鄒雨亭(1990－)，男，江西撫州人，碩士，研究方向:橋梁結(jié)構(gòu)分析與工程控制。

1　工程概況

該橋?yàn)?45 +100 +300 +100 +45)獨(dú)柱式雙索面半漂浮斜拉橋，根據(jù)構(gòu)造及施工架設(shè)的需要，全橋主梁劃分8類節(jié)段(總計(jì)51個(gè))，采用橫向分離的扁平流線形封閉鋼箱梁，兩分離主梁中間采用橫箱連接，箱內(nèi)梁高3.438 m。主塔形式為獨(dú)柱式，采用空心薄壁圓端型變截面。全橋共44對拉索，設(shè)4中規(guī)格，分別為43φ15.2、55φ15.2、61φ15.2、85φ15.2。

2　自振特性分析

結(jié)合本橋特點(diǎn)，采用MIDAS CIVIL2012建立大橋的成橋階段自振特性基準(zhǔn)模型，從動力學(xué)角度，討論了輔助墩對結(jié)構(gòu)自振特性的影響。

考察以下2種結(jié)構(gòu)形式。形式1:邊跨無輔助墩。

形式2:邊跨在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上再添加一個(gè)輔助墩，距主塔50 m。對其進(jìn)行自振特性分析，部分振型及相應(yīng)的頻率如表1所示:

表1　輔助墩影響分析

基準(zhǔn)模型中，結(jié)構(gòu)的第1階振型、縱漂振型、主梁的一階、二階豎彎振型、主梁的一階側(cè)彎振型及一階扭轉(zhuǎn)振型如圖1所示。

由表1中數(shù)據(jù)可得:

(1)半漂浮體系斜拉橋的基本振型通常為主梁縱漂，然而本橋卻為主塔的同向側(cè)彎，頻率為0.312 Hz，周期為3.204 s。出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是因?yàn)楸緲蛑魉问降奶厥庑栽斐傻?，塔柱高高度達(dá)到119.872 m，橫向剛度較小，柔性較大。

(2)本橋橋面由兩個(gè)橫向分離的鋼箱梁構(gòu)成，造成主梁的側(cè)向撓曲剛度較大，主梁的一階正對稱側(cè)彎出現(xiàn)在第6階模態(tài)，在主塔側(cè)彎和主梁一階正對稱豎彎之后，頻率為0.731 Hz，周期為1.368 s。

圖1　基準(zhǔn)模型結(jié)構(gòu)振型圖

(3)本橋拉索為雙索面豎琴型布置，上、下游拉索相距較近，塔端錨點(diǎn)的橫向間距為1.700 m，梁端錨點(diǎn)的為5.960 m，與單索面斜拉橋相似，主梁抗扭剛度小，因此，一階扭轉(zhuǎn)振型出現(xiàn)得比較早，為大橋的第7階振型，頻率為0.952 Hz，周期為1.050 s。

(4)輔助墩的存在與否對結(jié)構(gòu)整體振型的出現(xiàn)次序影響較大;無輔助墩時(shí)，結(jié)構(gòu)的縱漂振型提前，輔助墩的存在使得該振型的頻率提高了9.4%，輔助墩雖不能提供主梁的縱向剛度，但還是影響了縱漂振型的出現(xiàn);無輔助墩時(shí)，主梁的豎彎基頻由0.447 Hz變?yōu)?.329 Hz，減小幅度達(dá)到26.4%，一階側(cè)彎及一階扭轉(zhuǎn)頻率基本不變，輔助墩的有無直接影響主梁的豎彎頻率，而對側(cè)彎及扭轉(zhuǎn)的影響很小。輔助墩加強(qiáng)了上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的聯(lián)系，使得結(jié)構(gòu)總體豎向剛度有所提高，振動不易發(fā)生。

(5)輔助墩的增加于結(jié)構(gòu)整體振型的出現(xiàn)次序及對應(yīng)的頻率影響很小，由于結(jié)構(gòu)總體剛度的提高，各階振型出現(xiàn)的頻率相應(yīng)增加，但增加幅度不大，與基準(zhǔn)模型相比，結(jié)構(gòu)的第1階振型、主梁的豎彎基頻、側(cè)彎基頻及扭轉(zhuǎn)基頻分別增大了4.2%、5.9%、12.8%、0.02%。

4　結(jié)論

(1)輔助墩的有無直接影響主梁的豎彎頻率，而對側(cè)彎及扭轉(zhuǎn)的影響很小。

(2)輔助墩墩個(gè)數(shù)的增加結(jié)構(gòu)對整體振型的出現(xiàn)次序及對應(yīng)的頻率影響很小。

參考文獻(xiàn):

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