原油码头钢拱引桥自振特性分析

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1、原油码头钢拱引桥自振特性分析AnalysisaboutNaturalVibrationofSteelArchAccessBridgeinCrudeOilTerminal高潮淤GAOChao曰魏祥振淤WEIXiang-zhen曰高平于GAOPing曰伊艳静于YIYan-jing曰张晶淤ZHANGjing(淤大连海洋大学海洋与土木工程学院，大连116023;于大连渔轮公司，大连116001)(淤SchoolofOceanandCivilEngineering,DalianOceanUniversity,Dalian116023，China；于Dal

2、ianFishingCompany,Dalian116001，China)摘要院利用MIDAS/Civil有限元分析软件反应谱分析法，对大型原油码头钢拱引桥进行自振模态与相应频率进行分析。得出引桥自振模态主要分五大类，对五类阵型的自振频率进行线性回归分析，得出了振型自振频率与振型半波数的对应关系。Abstract:Usingtheresponsespectrumanalysismethodtoanalyzetheclassificationofnaturalvibrationmodeanddistributionofnaturalvibrati

3、onfrequencyofthesteelarchaccessbridgeincrudeoilterminal.Thenaturalvibrationmodecanbedividedintofivemodes.Studiedandconcludedthelinearcorrelationoffrequencyandhalfwavenumberofvibrationmode.关键词院反应谱;钢拱引桥;自振特性;频率Keywords:responsespectrum；steelarchaccessbridge；naturalvibrationmod

4、e；frequency中图分笑号院U656.1+32文献标识码院A文章编号院1006-4311(2014)21-0088-030引言随着近年来我国原油进口量的增加，大型原油码头大量出现，码头的建设也从最初的近岸布置走向外海敞开式布置，并通过长引桥与陆地连接。钢管混凝土拱式引桥因跨度大、结构稳定性好、施工方便等优点而广泛应用于各大原油码头［1］。我国东部沿海处在环太平洋地震带上，地壳活动频繁，地震时有发生，原油码头引桥作为一种新型桥梁结构形式，研宄地震作用下的响应频率及振动特点具有很大的工程应用价值。1引桥结构概况及计算设置1.1结构设计引桥为下

5、承式钢管混凝土系杆拱桥，内部超静定外部整体简支。单跨108m，矢高18m，索间距6m，纵桥向坡度设计0.1%。主要构件材料及尺寸见表1。桥面两侧各布置2根DN1000原油管道。输油管并相应管线设施，共重约22.4kN/m。引桥管架断面如图1。维修车道面设计宽3.6m，采用预制混凝土板，现浇整体桥面。1.2计算设置及荷载施加假设桥面管线重量通过管道滑动墩以均布荷载形式作用在横梁上，纵向坡度以重力设置竖向100%外加顺桥向0.1%来代替［2］，进行非作业工况计算。利用MIDAS-civil结构计算软件进行反应谱分析，设置地震震动峰值加速度为0.10

6、g,地震振动反应谱特征周期为0.35s,抗震设防烈度为7度，阻尼比0.05［3-4］。施加纵桥向X-dir及横桥向Y-dir地震荷载，利用子空间迭代法，迭代次数为20,收敛误差为0.1,振型数量为60,计算查看引桥自振模态。2引桥自振模态分类引桥的自振模态主要分为五类，其中垂桥向有三类：纵梁桥面谐振、纵梁谐振桥面异振、双纵梁异振；横桥向冇两类：拱肋单振、纵梁单振。垂桥向纵梁桥面谐振指在引桥面上维修车道面与双纵梁同步上下振动，该振型出现较多，频率相对较低；纵梁谐振桥面异振指在引桥面上，双纵梁同步上下振动，桥面与双纵梁反向振动的振动模式，该振型出现

7、不多，频率较另外两个振型稍高；双纵梁异振指在双纵梁相呈反方向上下振动，桥面在双纵梁之间，也是出现较多的一种振型，总体频率介于纵梁谐振桥面异振和纵梁桥面谐振之间。横桥向拱肋单振指拱肋左右振动而桥面处在相对平衡位置的振动模式，横桥向纵梁单振指桥面左右振动而拱肋处在相对平衡位置的振动模式，二者相应振型下的自振频率相当，随着振型间频率增速较快。表2为各振型自振频率分布表(Hz)，图2为五类振型的前(俯)视图。3自振模态频率分析从各模型的振动频率高低上看，垂桥向纵梁拱肋谐振振型在同半波数下自振频率最低，K次是垂桥向双纵梁异振振型，垂桥向纵梁谐振桥面异振振

8、型同半波数下自振频率最高；横桥向拱肋单振振型与横桥向纵梁单振振型在同半波数下自振频率相当，II随着半波数增加，频率增高相对较快。图3为各振型半波数与对