鋼橋面板對單跨簡支鋼桁梁懸索橋動力特性的影響

廣西壯族自治區蒙山公路管理局 廣西梧州 546700

摘要：懸索橋結構的振動特性參數（振動頻率、振型及阻尼比）是大橋動力學性能的決定因素之一，也是結構總體狀態的一種表征。懸索橋結構的結構體系問題、抗風性能、抗震性能均與大橋結構的動力特性密切相關。本文采用Midas Civil結構分析軟件建立了某單跨簡支鋼桁梁懸索橋的三維有限元模型，分析了大橋的動力特性，并將有限元分析結果與大橋的動力性能測試結果進行了比較，在此基礎上對鋼橋面板對結構自振特性的影響進行了分析。

關鍵詞：懸索橋；動力特性；有限元；脈動試驗

1 工程概況

本橋為主跨1088m的單跨簡支鋼桁梁懸索橋，主纜分跨為（248+1088+248）m，矢跨比為1/10.3，主纜橫橋向間距為28.0m，吊索順橋向間距為10.8m，在主跨跨中處，主纜與鋼桁架之間設置三對柔性中央扣。主橋加勁梁采用鋼桁架加勁梁，主要包括鋼桁架和正交異性橋面板兩部分。鋼桁架由主桁架、主橫桁架和上、下平聯組成。主桁架采用整體節點連接，為帶豎腹桿的華倫結構，由上弦桿、下弦桿、豎腹桿和斜腹桿組成。主塔采用門形框架結構，由塔柱和橫梁組成，包括上塔柱、下塔柱和上橫梁、下橫梁。塔柱為鋼筋混凝土結構，橫梁為預應力混凝土結構。其總體布置示意圖見圖1，標準斷面圖見圖2。

圖1 總體布置圖（單位：cm）

圖2鋼桁架加勁梁標準斷面布置示意圖（單位：mm）

2 有限元模型的建立

懸索橋是由索、塔、梁組合形成的一種空間受力結構，在對其進行有限元分析時，首先要將結構離散化，即將橋梁結構劃分成若干個單元，各單元之間通過節點相連。進行動力特性分析，建立有限元模型時應該著重于結構的剛度、質量和邊界條件的模擬。

在建立有限元模型時，鋼桁架加勁梁、主塔均采用空間梁單元模擬，而主纜和吊桿采用只受拉的桁架單元進行模擬，其中主纜按吊桿吊點位置進行離散，主纜和吊桿的彈性模量采用Ernst 等效彈性模量公式進行計算。在模型中鋼橋面板分別按考慮實際截面的單元和局部荷載分別進行計算。