武汉江汉二桥桥面系改造施工.pdf

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1、建材世界２０１２年第３３卷第３期ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４６０６６．２０１２．０３．０２２巴东长江大桥模态分析周新（中冶南方工程技术有限公司，武汉４３０２２３）摘要：通过脉动试验和模态分析软件对巴东长江大桥动态特性进行了分析，得到其试验模态频率及振型，并通过数值计算得到振动频率，对计算模态和试验模态进行振型相关性分析，将有限元的动态分析与试验数据有机地结合起来，验证了有限元模型，同时为工程实践提供了帮助。关键词：动态特性；脉动试验；模态分析；有限元法ＭｏｄａｌＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＢａｄｏｎｇＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅＺＨＯＵＸｉｎ（ＷＩＳＤＲＩＥｎｇｉｎｅ

2、ｅｒｉｎｇａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ４３０２２３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＢａｄｏｎｇＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｉｔｓｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｍｏｄｅｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｐｕｌｓａｔｉｎｇｏｎｔｅｓｔａｎｄｔｈｅｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ．Ａｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｎｄｍｏｄｅｓｂｏｔｈｆｒｏｍｔｈｅｃ

3、ａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｂｙｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆＢａｄｏｎｇＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＢｒｉｄｇｅｗａｓａｖａｉｌａｂｌｅｆｏｒｐｒａｃｔｉｃｅｕｓｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｐｕｌｓａｔｉｎｇｏｎｔｅｓｔ；ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ桥梁结构的动态特性是其固有的性质，与结构的质量、刚度、阻尼分布及其材料特性有关，

4、动力特性的测［１２］试方法有自振法、共振法和脉动法。其中脉动法也称环境随机激振法，结构在环境扰动作用下，例如自然风、地脉动、机器或车辆引起的扰动等，虽然引起结构振动的振幅极为微小，但脉动响应所包含的频率成份相当丰富，它不需要任何激振设备，又不受结构形式和大小的限制，特别适用于测量结构整体的自振特性。这种微小的振动是随机振动，用高精度的测振设备可记录该振动信号，通过计算机进行ＦＦＴ谱分析可得到被测结构的自振特性。巴东长江公路大桥主桥结构形式为双塔双索面漂浮体系预应力混凝土斜拉桥，主桥跨径组合为４０＋１３０＋３８８＋１３０＋４０ｍ，主梁采用肋板式结构，拉索采用平行钢丝体系。南北两岸索塔承台以

5、上塔身高度分别为２０７ｍ和２１２ｍ。主跨采用构造简单、施工方便的预应力混凝土边主梁方案。边跨支点处主梁采用实体断面，临近两个节段采用箱型截面。其余边跨节段与中跨一致，采用肋板式结构。边主梁顶面全宽２２ｍ、底面全宽２２．５ｍ，顶面设２％的双向横坡，边肋高２．４ｍ，梁中部高２．６２ｍ，顶板厚０．３２ｍ。边跨及中跨横梁均厚０．３２ｍ。巴东长江公路大桥主梁施工采用适量粉煤灰或矿粉运用缓凝高效减水剂双掺技术配制的Ｃ６０高性能［３６］混凝土。对于这种采用了高性能混凝土大跨度斜拉桥，其结构体系的稳定性如何，值得研究，为此，结合有限元法和试验方法对巴东长江大桥进行模态分析，并讨论其动力特性。１模态试验巴

6、东大桥主桥部分采用全漂浮的结构体系，即主梁在索塔位置无竖向支撑，主梁沿纵桥向可以在一定范收稿日期：２０１２０４０６．基金项目：国家自然科学基金（５０５０８０３４）．作者简介：周新（１９６７），工程师．Ｅｍａｉｌ：１８３８４＠ｗｉｓｄｒｉ．ｃｏｍ７８建材世界２０１２年第３３卷第３期围内自由变位，同时为了限制主梁横桥向的位移，在塔梁交界处设置主梁横向限位装置。根据理论分析，其各个主要自振模态的首阶频率较低。该次试验采用９４１Ｂ超低频加速度传感器作为拾振设备，采用ＤＨ５９２２数据采集和分析系统进行数据采集与分析。通过在桥梁适当位置布置测点并采样，在时域和频域分析的基础上得到结构的频率、振

7、型和阻尼特性。为了尽可能测出更多阶振型，可预先估算结构振型，或分析以前的动测试验结果，以便在结构的敏感点布置拾振器。因巴东大桥成桥荷载试验的资料尚不够充分，故拟在斜拉桥主梁划分网格布置加速度传感器，并进行多点多方向的测量，以期测出对称竖弯、反对称竖弯、扭转的各个振型。具体如下：该次在２７个拟定测点，各自沿主桥横桥向、竖向，分５批次进行布设。桥面的测点布置如图１。图中的数字表示测点号，后附字母表示拾振方向。测试时，每次采样