岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥全桥静动力模型设计

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1、长沙交通学院学报990113长沙交通学院学报JOURNALOFCHANGSHACOMMUNICATIONSUNIVERSITY1999年第1期No.11999岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥全桥静动力模型设计颜东煌　田仲初　陈常松　李亚非　　摘　要：介绍了岳阳洞庭湖大桥三塔双索面PC斜拉桥全桥静动力模型的设计方法。提出了“刚度相似”的方法，有效地解决了模型与实型各部分结构弹性模量相似比不一致的模型设计问题。　　关键词：三塔斜拉桥；静动力；模型设计　　中图分类号：U448.27　　　文献标识码：AStaticanddynamicmodeldes

2、ignofthetotalbridgeofYueyangTongtingthreeTowercable-stayedbridgeYANDong-huang，TIANZhong-chu，CHENChang-song，LIYa-fei(HighwayandBridgeEng.Dept.,ChangshaComm.Univ.,Changsha410076,China)　　Abstract：ThepaperintroducesadesignmethodforthestaticanddynamictestmodelofYueyangDongti

3、ngbridge(threetowerPCcable-stayedbridgewithdoublecablefaces).Itpresentsthemethodof“stiffnesssimilarity”,whichhassolvedthedesignproblemofmodelwithdifferenceofelasticmodulusratioindifferentpartsbetweenmodelandpracticality.　　Keywords:three-towercable-stayedbridge;staticand

4、dynamic;modeldesign　　岳阳洞庭湖大桥主桥为130+2×310+130m三塔双索面PC斜拉桥［1，2］(图1),为了满足美观的要求，该桥并没有采取空间刚性塔、塔顶对拉索或边跨辅助墩等措施来提高整体结构的刚度，因此，设计上有不少大胆的创新。为了检验设计计算的正确性，全面探讨三塔斜拉桥结构的整体性能，进行全桥模型试验是很有意义的。file:///F

5、/qikan_htm抽取_2000before/kjqk(200810)/csjtxyxb/csjt99/csjt9901/990113.htm（第1／8页）2009-12-

6、3114:18:51长沙交通学院学报990113图1　桥型布置图　　模型缩尺比为30∶1,主梁和塔采用铸铝合金,拉索用高强弹簧钢丝(图2)。file:///F

7、/qikan_htm抽取_2000before/kjqk(200810)/csjtxyxb/csjt99/csjt9901/990113.htm（第2／8页）2009-12-3114:18:51长沙交通学院学报990113图2　岳阳洞庭湖大桥试验模型　　试验内容包括静力和动力两大部分。静力部分包括施工过程的模拟、成桥状态下位移、内力、应力等各种工况的最不利加载试验以及最大悬臂状

8、态下的稳定试验；动力部分主要测试结构的自振频率、振型和阻尼比。1　相似分析　　对于模型试验，确定模型与实型的相似关系是很重要的，这些相似关系中包括几何尺寸、截面几何特性、材料特性、荷载、内力、应力、应变、位移以及支承条件等物理量，分静力相似和动力相似［3］。对于全几何相似的静力模型，有如下相似条件：λx=λy=λz=λ；　λq=λEλ；　λP=λEλ2；　λM=λEλ3；λγ=λE/λ；　λν=1；　λδ=λ；　λσ=λE；　λε=1；　λψ=1　　(1)式中:x、y、z为荷载作用位置;q、P、M为线荷载、集中力和集中弯矩;γ、ν、E

9、为材料容重、泊松比和弹性模量;σ、ε、δ、ψ为应力、应变、线位移和角位移;λ为几何相似比,即模型尺寸与实型尺寸的比值;λx、λq、λγ等为x、q、γ等物理量模型值与实型值的比值。　　对于动力模型,增加相似条件:λω=(1/λ)(λE/λρ)1/2　　　　　　(2)式中:ρ为材料密度;ω为角频率。　　这些相似条件通常用量纲分析法获得。由于结构形式为组合体系，实桥主梁和塔均为混凝土材料，索为高强钢丝束，而模型桥主梁和塔为铝合金材料，索为高强弹簧钢丝束，各部分材料的弹性模量相似比不一致是必然的。因此，弹性模量作单独的物理量不合理，这时用方程

10、分析法来确定相似关系较合适。1.1　静力模型　　桥梁结构的整体静力分析一般用杆系有限元法。该方法最基本的方程就是单元刚度方程，由梁柱单元的单元刚度方程可得以下相似准数：PL/(EAδ)=1;　PL3/(EIδ)=1；　P