吊杆断裂对下承式拱桥自振特性的影响.pdf

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1、2014年4月(上旬刊)J路桥工程吊杆断裂对下承式拱桥自振特性的影响伍悉嘉杨晶晶重庆交通大学摘要：下承式拱桥建筑在外形上受到青睐，在城市桥梁中往往成为城市的地标性建筑。然而，最近几年来由于主客观原因导致了一些下承式拱桥发生坍塌事故，造成了严重的灾祸。本文运用SAP2000建立有限元模型．对吊杆断开位置不同的多种工况进行对比分析，得到刚度变化对下承式拱桥自振特性的不同影响，对桥型的设计、检测、运营提出了有利参考。关键词：下承式拱桥吊杆自振特性吊杆是下承式系杆拱桥的重要组成构件．一旦损坏将造成十了支撑，影响整个振型。工况4下，可以发

2、现，除了一阶(反对称)，分严晕的后果据收集的数据可知一些下承式钢管混凝土拱桥的二阶(对称)、j阶振型都发生了很大改变，2阶出现在反弯点上．垮塌与断桥事故，很多是与吊杆的健康情况有关的．吊杆的不健康3阶因为中点失去支撑导致结构变形。可以看出左端四号吊杆对就会引起吊杆托伸刚度的改变．掌握到吊杆刚度的改变情况对桥于结构有着其他吊杆无法替代的作用。梁自振特性产生的变化规律．就能有效的避免悲剧的产生表1吊杆断裂对自振频率变化吊杆拱桥桥面系是南吊杆弹性支承于拱肋上的超静定结构振型阶次工况0自振频率工况l变化率工况2变化率工况3变化率工况4变

3、化率组成的．吊杆的刚度发生变化时一定会造成桥梁自振特性的改l0．0089921873077％1．630247％1．370804％2．054875％变因此钢管混凝土拱桥的吊杆索力止确且精确的测定工作也20．07726610．201722％10．470856％3．015301％-0．561323％引起了重视本文通过模拟下承式拱桥在不同吊杆工况下的工3一-0．00246—0．213411％一1．157456％14．313896％18．519561％作情况．得到不同吊杆刚度对其自振特性的影响40．17697111．868216％9．29

4、8331％5．086545％5．023368％1吊杆内力与自振特性的理论计算5-001011-0．650590％2．43O224％2．483446％0．072976％系杆拱桥一般采用零部件组装和分批次施加预应力的施工6-0．00054-0．026426％5．201611％6．560708％3．744058％方案该方法依照吊杆的张拉次序，运用结构变刚度有限元法求70．006430．304872％-1．692153％0．541175％-5．99780{)96出单位力作用下的吊杆内力矩阵．根据回代法得出每根吊杆的80．002070．0

5、74736％1．497994％2．0459i1％0．665896％初始预张拉力，使得最终吊杆的张批力达到要求的设计值。IU9-0．1876-6．040246％9．107077％一7．091302％8．403744％结构自振特性是指结构同有的频率、振型等特性．它们是结l0—0．07995—2．390411％0．868700％一3．600263％1．333245％构的同有特性。其值取决于结构的组成体系、刚度、质量分布及支承条件等但是在桥梁结构动力分析中可知．结构的固有频率和振从表格中能够看出，工况一对于该拱桥的2阶、4阶、9阶、1O

6、型是最基本的白振特性同有频率的计算一般采用有限元法．在不阶的自振频率影响非常明显。整体而言．工况二对_于结构自振频考虑阻尼影响的条件下．南结构自由振动的动力平衡方程．通过率影响都比较大工况下．3阶自振频率影响显著。工况四下．分析计算则可得到结构的同有频率及对应的振型向量。『2I3阶自振频率变化出现最大值2、工程实例及其分析4、结论吊杆刚度的轻微变化对自振特性的影响不大．除非是极端本文通过实际模拟一下承式拱桥吊杆的断裂得起自振特性状况：吊杆断裂(刚度为O)本文通过不同吊杆的断裂，来了解不有以下规律：同位置的吊杆刚度变化对自振特性的

7、影响(1)其相应吊杆断裂后，对第三阶自振频率影响最大。根据本文设计的吊杆断裂从左至右设为工况1、2、3、4，完整情况模拟情况．在吊杆受到损害时．避开影响三阶自振频率的损害因下为工况0．考虑到结构的对称性．到中杆断裂为止。通过计算发素最为关键现．各工况下对于一阶二阶振型变化不大，但对于三阶振型影响(2)吊杆断裂后，对于该桥梁第三阶振型都造成了最严重的较大．下面仅列举三阶振型振动变形．主要原因可能还是因为吊杆断裂距离3阶振型反弯点图1原桥1、2、3、4工况下的三阶阵型较近。因为本桥型4阶振型是异型振动，所以不考虑。f况1I况2r况3

8、f．挝4(3)中心吊杆断裂后．桥梁的第3阶自振频率发生极大变化．端、一阵型也较异常。在日后桥梁运营中应更加重视中心吊杆的检测，断裂，1i‘》、、、～、和养护模型2振阶／、、＼。／f,iir~-,叠．一、Ij—参考文献：『11赵洋．系杆拱吊杆更换研究fC1．浙江大