固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振动周期简化计算研究
发布时间：2020-03-04 23:37
【摘要】：斜拉桥纵向一阶自振周期简化计算对方案比选和抗震验算均具有非常重要的意义.首先,根据斜拉桥纵向水平地震惯性力传递路径,建立了固定铰接体系斜拉桥的双质点模型,采用柔度法推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.其次,基于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振型呈现纵向振动与竖向振动相互耦合的特点,利用能量守恒原理推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式.与10座已建斜拉桥的有限元计算结果进行对比验证,结果表明,本文提出的2个简化公式的计算精度良好,均可用于固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算.相比之下,柔度法的计算精度更高,可靠性更好.
【图文】：
少．为此，本文在分析地震惯性力传递路径的基础上［１１］，建立了固定铰接体系斜拉桥的双质点模型，基于柔度法推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式．其次考虑到固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振型呈现出纵向振动与竖向振动相互耦合的特点，基于Ｒａｙｌｅｉｇｈ能量法推导了固定铰接体系斜拉桥的纵向一阶自振周期简化计算公式．并与国内１０座已建斜拉桥的有限元分析结果进行对比验证．１地震惯性力传递路径地震作用下斜拉桥主梁、桥面系的水平地震惯性力传递路径如图１所示．其中，Ｈ为主塔高度，ｈ１为塔顶到主梁重心的高度，ｈ２为主梁重心到塔底的高度．图１水平地震惯性力传递示意图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｓｅｉｓｍｉｃｉｎｅｒｔｉａｆｏｒｃｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ主梁、桥面系的水平地震惯性力分别通过斜拉索传递分量Ｐ１和塔梁间连接装置传递分量Ｐ２给桥塔．对于固定铰接体系斜拉桥，主梁、桥面系的水平地震惯性力主要通过塔梁间连接装置传至主塔．２柔度法基于图１所示的斜拉桥水平地震惯性力传递路径，将上塔柱等效质量ｍｐ堆聚在上塔柱重心处，，主梁质量和下塔柱等效质量之和ｍｄ堆聚在下塔柱重心处，塔柱等效质量取塔柱质量乘以０．１６［１２］，则固定铰接体系斜拉桥可简化成双质点模型，如图２所示．其中，ｈ１ｇ＝１２ｈ１；ｈ２ｇ＝ｈ２；ｕｐ和ｕｄ分别为ｍｐ和ｍｄ的纵向位移．将单位水平力分别单独作用在２质点处时质点的水平挠度用柔度影响系数δｉｊ
湖南大学学报（自然科学版）２０１７年式中：Ｋｐ＝ＥｔＩｐ为主塔弯曲刚度，Ｅｔ为主塔弹性模量，Ｉｐ为塔底截面惯性矩．图２双质点简化模型Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｄｏｕｂｌｅ－ｍａｓｓｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌ假设该双自由度体系的自由振动是简谐振动，忽略拉索的弹性变形和结构的阻尼效应，基于结构动力学方法可知简化结构的频率方程为：Ｍｇδ－１ω２ｇＩ＝０．（２）式中：结构质量矩阵Ｍｇ＝ｍｐ００ｍp膒苝蘰危洌沪兀缥谌岫确ǖ墓潭ń陆犹逑敌崩抛菹蛞唤鬃哉衿德剩唬晌ノ痪卣螅剑ǎ保┐胧剑ǎ玻山獾茫害兀玻纾剑瑁保纾瑁ǎ玻纾常恚穑瑁常玻纾恚洌瑁保纾瑁ǎ玻纾常恚穑瑁常玻纾恚郏洌荩玻恚穑恚洌瑁玻玻纾玻瑁玻玻纾常瑁保纾瑁ǎ玻纾﹊幔玻玻恚穑恚洌常耍穑瑁常玻纾瑁保纾瑁ǎ玻纾常恚穑恚洌叮耍穑瑁玻玻纾玻瑁玻玻纾常瑁保纾瑁ǎ玻纾郏荩玻ǎ常┮虼耍谌岫确ǖ墓潭ń陆犹逑敌崩诺淖菹蛞唤鬃哉裰芷谖海裕纾剑拨笑兀纾ǎ矗常遥幔欤澹椋纾枘芰糠ü潭ń陆犹逑敌崩诺囊唤渍裥鸵灾魉淖萃湮鳎橛兄髁菏洌菪崩沤峁固氐悖胍韵录偕瑁海保┧械牟牧戏匣⒖硕桑唬玻┙髁汉椭魉游防海隹悸瞧渫淝湫危豢悸侵魉呐ぷ湫巍⒑嵯虮湫魏椭嵯虮湫危伊旱母骱峤孛娴闹行闹鞴咝灾嵩谕黄矫婺冢唬常┏汕抛刺拢阍匮乜缍
本文编号：2584863
【图文】：
少．为此，本文在分析地震惯性力传递路径的基础上［１１］，建立了固定铰接体系斜拉桥的双质点模型，基于柔度法推导了固定铰接体系斜拉桥纵向一阶自振周期的简化计算公式．其次考虑到固定铰接体系斜拉桥纵向一阶振型呈现出纵向振动与竖向振动相互耦合的特点，基于Ｒａｙｌｅｉｇｈ能量法推导了固定铰接体系斜拉桥的纵向一阶自振周期简化计算公式．并与国内１０座已建斜拉桥的有限元分析结果进行对比验证．１地震惯性力传递路径地震作用下斜拉桥主梁、桥面系的水平地震惯性力传递路径如图１所示．其中，Ｈ为主塔高度，ｈ１为塔顶到主梁重心的高度，ｈ２为主梁重心到塔底的高度．图１水平地震惯性力传递示意图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｓｅｉｓｍｉｃｉｎｅｒｔｉａｆｏｒｃｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ主梁、桥面系的水平地震惯性力分别通过斜拉索传递分量Ｐ１和塔梁间连接装置传递分量Ｐ２给桥塔．对于固定铰接体系斜拉桥，主梁、桥面系的水平地震惯性力主要通过塔梁间连接装置传至主塔．２柔度法基于图１所示的斜拉桥水平地震惯性力传递路径，将上塔柱等效质量ｍｐ堆聚在上塔柱重心处，，主梁质量和下塔柱等效质量之和ｍｄ堆聚在下塔柱重心处，塔柱等效质量取塔柱质量乘以０．１６［１２］，则固定铰接体系斜拉桥可简化成双质点模型，如图２所示．其中，ｈ１ｇ＝１２ｈ１；ｈ２ｇ＝ｈ２；ｕｐ和ｕｄ分别为ｍｐ和ｍｄ的纵向位移．将单位水平力分别单独作用在２质点处时质点的水平挠度用柔度影响系数δｉｊ
湖南大学学报（自然科学版）２０１７年式中：Ｋｐ＝ＥｔＩｐ为主塔弯曲刚度，Ｅｔ为主塔弹性模量，Ｉｐ为塔底截面惯性矩．图２双质点简化模型Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｄｏｕｂｌｅ－ｍａｓｓｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌ假设该双自由度体系的自由振动是简谐振动，忽略拉索的弹性变形和结构的阻尼效应，基于结构动力学方法可知简化结构的频率方程为：Ｍｇδ－１ω２ｇＩ＝０．（２）式中：结构质量矩阵Ｍｇ＝ｍｐ００ｍp膒苝蘰危洌沪兀缥谌岫确ǖ墓潭ń陆犹逑敌崩抛菹蛞唤鬃哉衿德剩唬晌ノ痪卣螅剑ǎ保┐胧剑ǎ玻山獾茫害兀玻纾剑瑁保纾瑁ǎ玻纾常恚穑瑁常玻纾恚洌瑁保纾瑁ǎ玻纾常恚穑瑁常玻纾恚郏洌荩玻恚穑恚洌瑁玻玻纾玻瑁玻玻纾常瑁保纾瑁ǎ玻纾﹊幔玻玻恚穑恚洌常耍穑瑁常玻纾瑁保纾瑁ǎ玻纾常恚穑恚洌叮耍穑瑁玻玻纾玻瑁玻玻纾常瑁保纾瑁ǎ玻纾郏荩玻ǎ常┮虼耍谌岫确ǖ墓潭ń陆犹逑敌崩诺淖菹蛞唤鬃哉裰芷谖海裕纾剑拨笑兀纾ǎ矗常遥幔欤澹椋纾枘芰糠ü潭ń陆犹逑敌崩诺囊唤渍裥鸵灾魉淖萃湮鳎橛兄髁菏洌菪崩沤峁固氐悖胍韵录偕瑁海保┧械牟牧戏匣⒖硕桑唬玻┙髁汉椭魉游防海隹悸瞧渫淝湫危豢悸侵魉呐ぷ湫巍⒑嵯虮湫魏椭嵯虮湫危伊旱母骱峤孛娴闹行闹鞴咝灾嵩谕黄矫婺冢唬常┏汕抛刺拢阍匮乜缍
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