文档介绍：桥梁动力特性
第1页，共24页，2022年，5月20日，5点38分，星期四
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、
3
上海南浦大桥
423
有
4
荆沙长江大桥
500
有
5
上海杨浦大桥
602
有
6
青州闽江大桥
605
有
7
南京长江二桥
628
有
8
苏通长江大桥
1088
有
结论：竖弯基频有一定误差；扭转基频不可接受
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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
2
广东虎门大桥
888
是
3
宜昌长江大桥
960
是
4
江阴长江大桥
1385
是
5
润杨长江大桥
1490
是
6
西堠门大桥
1650
否
结论：竖弯和扭转基频误差都很大
实际大跨度桥梁结构动力特性应采用有限梁单元法计算
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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
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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： 刚性横梁连接的平面框架是剪切型结构 侧弯刚度等效很困难
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三主梁模型
有限单元： 空间梁单元模型
主梁轴线： 质量惯矩和抗弯刚度等效
适用条件： 带分离主肋、肋截面为开口截面
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三主梁模型(续)
主梁轴向刚度和侧弯刚度集中于中梁
全部质量和质量惯矩分配给三根主梁
主梁竖弯刚度分配使边主梁提供合适的约束扭转刚度
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5. 有限元动力特性计算
有限元分类
同济大学土木工程防灾国家重点实验室
动力特性分析
单元类型
三维单元
实体单元
二维单元
板壳单元
一维单元
梁杆单元
理想模式
实体建模
简化模式
板壳建模
梁板建模
普通板壳
等效板壳
单 主 梁
双 主 梁
三 主 梁
多 主 梁
建模方式
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有限元计算步骤
(1) 确定有限元计算模型
主梁轴线、桥塔轴线、拉索或主缆轴线、吊杆轴线
(2) 确定边界约束条件
桥塔基础支撑、桥墩基础支撑、 塔梁连接方式、墩梁连接方式
(3) 有限单元选取
主梁、桥塔和桥墩离散为空间梁单元