斜拉桥索—塔—梁耦合参数振动

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1、第35卷，第3期公路工程Vo1．35，No．32010年6月HighwayEngineeringJun．，2010斜拉桥索一塔一梁耦合参数振动郭翠翠，王波，张华兵(中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034)[摘要]综合考虑拉索的垂度、倾角、几何非线性，建立了斜拉索一塔一主梁耦合振动模型，推导出三自由度非线性参数1振动微分方程组。以国内某桥为工程背景，分析参数振动可能性，研究参数振动特性，分析了倾角、初始扰动、阻尼对索振动效应的影响。[关键词】斜拉桥；耦合参数振动；微分方程；振动效应；阻尼[中图分类号]u44

2、3．38[文献标识码]A[文章编号]1674—0610(2010)03—0052-06TheResearchonCouplingParametricVibrationofCable··tower-girderinCable—stayedBridgeGUOCuicui，WANGBo，ZHANGHuabing(BridgeScienceResearchInstitute，ChinaZhongtieMajorBridgeEngineeringGroup，Wuhan430034)[Abstract]Consideringwiththes

3、ag，clinationandgeometrynonlinearity，acouplingparametricvi—brationmodelwasbuiltandthethree—·degree-·of-freedomnonlinearparametricvibrationdifferentialequa-tionsweregained．TakingsomeBridgeastheprojectbackground，thepaperanalysedthepossibilityofparametricvibrationandstud

4、iedthecharacteristicsofvibration．Theinfluenceofthevariousparameters，suchasthesag，theinitialdisturbances，thedampingandSOon，wereinvestigated．[Keywords]thecable·stayedbridge；couplingparametricvibration；differentialequation；Thein—fluenceofvibration；damper斜拉索具有质量小、刚度小、阻尼小

5、的特点，极能性，并研究了参数振动特性。易在各种激励下发生横向振动，影响桥梁结构安全、1工程背景简介使用性能与寿命。桥塔、主梁振动时，当振动频率接近索固有振动频率2倍时，即使很小的激励也会引国内某桥是公铁两用斜拉桥，该桥总长度为起拉索大幅振动，由于激励作为参数出现在振动系9．3km，主桥总跨径为1092m，桥跨布置为98+统中，这种振动称为参数振动⋯。由于现代斜拉桥196+504+196+98m的双塔三索面斜拉桥，上层均采用密索体系，拉索固有频率分布广，且主梁振动为6车道公路，下层为四线铁路。斜拉桥主梁为板的基频均较低，很容易满足

6、其发生的条件，从而激起桁结合钢桁梁，“N”形桁架，三片主桁。主塔为钻石拉索大幅振动。这对桥梁的安全性及稳定性是个很形主塔，钢筋混凝土结构，空心矩形截面，拉索按扇大的冲击。因此，准确分析其振动特性并制定合理形三索面布置。桥型布置见图1。控制措施对于斜拉桥的建设和维护意义重大。2斜拉索一桥塔一主梁耦合振动方程本文在综合考虑拉索的垂度效应、大变形效应、拉索与桥梁的倾角效应的基础上，建立了斜拉索一2．1拉索振动方程建立桥塔一主梁耦合振动模型，推导出三自由度非线性为研究斜拉索振动机理，将拉索的振动问题简参数振动方程，并采用Galerkin

7、法转化为微分方化为如图2所示三自由度非线性振动系统，建立如程组。采用龙格一库塔数值积分方法编程，以国内下坐标系，将桥面简化为作用于索端的集中质量块某桥为工程背景，建立有限元模型，分析参数振动可，桥面刚度用弹簧模拟，桥面阻尼由阻尼器C[收稿日期]2009—11—13[作者简介】郭翠翠(1985一)，女，湖北潜江人，硕士，工程师，主要从事斜拉索抑振，桥梁新技术研究，健康监测等方面工作。第3期郭翠翠，等：斜拉桥索一塔一梁耦合参数振动531094．4’，／／／“，～皿JlLIl一占脚l／／_llI8图1某桥桥型布置(单位：m)Figur

8、e1Thebridge·typelayoutofsomebridge(unit：m)模拟，将桥塔简化为作用于索端的集中质量块，式中：T为拉索的初始切向拉力，．r为拉索振动拉伸桥塔刚度用弹簧模拟，桥塔阻尼由阻尼器G模而产生的附加切向动拉力，s为弧长坐标，为拉索拟。