某跨铁路站场斜拉桥结构动力分析

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1、第26卷第7期甘肃科技26ⅣD．72010年4月GansuScienceandTechnologyp2010某跨铁路站场斜拉桥结构动力分析王斌(兰州铁道设计院有限公司，甘肃兰州730000)摘要：依托某跨铁路站场斜拉桥这一工程实例，首先概述了桥梁结构构造，按照桥梁结构仿真分析的思想，运用大型通用有限元软件ANSYS建立了一个全面、正确反映桥梁结构真实形态的完整的有限元仿真模型，借助这一模型，进行大规模的全桥结构效应计算；主要进行了全桥结构动力分析，得到了该桥基本的动力特性参数。关键词：斜拉桥；动力

2、分析；ANSYS中图分类号：U448．12+1某跨铁路站场斜拉桥全长176m+192m，主桥较大的发展。在全桥范围内采用大规模的组合有限采用单塔双索面预应力混凝土斜拉桥，塔梁墩固结，单元计算分析，即建立整座桥梁完整、统一的分析体176m侧为3％纵坡，192m侧为0．5％纵坡，凸曲线，中系，采用实体、板壳、梁、杆、索等多种单元组成的组间塔梁固结处采用半径为R=5000m的圆曲线过渡。合单元，在此基础上进行大规模的全桥结构效应计该桥主塔的外形为H形，钢筋混凝土结构，造算。全桥结构仿真分析摒弃了多年来桥

3、梁结构计算型美且受力性能好，抗扭刚度大。主塔高100．5m，中采用的很多假设与假定(如假设计算体系或计算桥面以上塔柱高86．488m，桥面以下塔柱高平面的划分与组合、假设构件的平截面变形、假设连12．512m，塔顶设2．5m高装饰段。桥塔横桥向采用接形式为铰接或刚接、假设计算模型边界条件等)，H形，顺桥向采用一字形，采用塔梁固结体系，桥面克服了这些假设带来的不足。全桥模型能准确地模位置处设一道下横梁，桥面以上34．788m设一道上拟实际构件的空间位置、尺寸、材料特性、连接形式、横梁，两道横梁将桥塔

4、分为上、中、下塔柱三部分。荷载作用、初始内力和初始变形等。因此可得到相斜拉索结构采用双索面、密索、扇形。斜拉索布置在对详尽、精确和可靠的分析结果。纵桥向为扇形，横桥向为双面索，每个主塔单肢在两对于一座桥梁的全桥结构仿真分析所要完成的边跨各承担29根斜拉索，全桥共116根。主梁采用工作主要分为三个部分：肋板式C60预应力混凝土结构，主梁两侧高2．5m，(1)建立全桥统一结构分析体系下整座桥梁所顶宽28．0m，底宽26．0m，梁顶设2％的人字坡。高有承载构件的详细模型。该模型由实体、板壳、梁、跨比1：

5、76．8；宽跨比1：6．9；标准主肋底宽2．0m，杆、索等多种单元组合而成，能够准确模拟构件的空桥面板厚0．29m。为增加主梁横向刚度，改善桥面间位置、几何尺寸、连接形式、本构关系、荷载作用、板受力性质，并均匀传递斜拉索索力，主梁沿纵向每初始内力和初始变形等。隔3～6m设一道横梁。边跨截面增加实体段，起压(2)用可靠的数值分析方法，如有限元法等，对重作用。锚固区是主梁结构的关键部位。选择锚固上述模型进行大规模的全桥结构效应计算，由此得方式时，要考虑以下几个因素：确保连接可靠；能简到相对详尽、精确和

6、可靠的分析结果。捷地把索力传递到全截面；如果要在梁端张拉，应有(3)借助丰富有效的图形显示软件对计算所输足够的操作空间；要有防锈能力和避免拉索产生振出的大量数字信息进行可视化处理，使计算者能直动应力腐蚀；便于拉索养护和更换。接看到全桥各部位的位移、应力、应变等计算结果的分布图像，从图像上直接进行分析、判断，来获得有1桥梁结构仿真分析的方法用的结论。桥梁结构分析经历了从平面计算到空间计算、从线性计算到非线性计算、从局部模型计算到全桥2计算模型的建立模型计算的过渡。近2O年来，随着计算机技术的进斜拉桥

7、的动力特性受多种因素的影响，如主梁、步，桥梁结构分析计算的理论、方法及手段都取得了塔的截面特性性质、塔与主梁的刚度比、结构空间布122甘肃科技第26卷置形式(中跨与边跨之比、塔高与中跨之比等)、有无辅助墩、主梁支撑方式等。计算模型的选取直接影响到结构的动力特性，计算模型的模拟着重于结构的刚度、质量和边界条件的模拟。它们应尽量和实际结构相符。结构刚度模拟主要指杆件的轴向刚度、弯曲刚度、剪切刚度、扭转刚度，有时也包括翘曲刚度的模拟以及各杆件之间的相互连接刚度如伸缩缝的模拟等。结构的质量模拟主要指杆件的

8、平动质f嘲{量和转动质量的模拟。据此，基于ANSYS平台，将全桥离散成如图l所示的“脊梁式模型”。图4第三振型l弋图1脊梁式模型ft；3动力特征图5第四振型动力特性采用ANSYS空问有限元动力分析程序计算，共计算了前100阶振型，图2～6列出了结构前5阶振型形状，表1列出了频率及其相应描述。l弋ll；图6第五振型l表1桥梁结构动力特性f麟图2第一振型4结论由上述图表可以看出，该斜拉桥的动力特性有以下特点：1)本斜拉桥的第一振型为主梁反对称竖弯，自振频率约为0．32902Hz，基本周