辅助墩对某独柱式斜拉桥自振特性的影响分析

2016-01-29邹雨亭长沙理工大学土木与建筑学院贵州高速公路集团有限公司

黑龙江交通科技 2015年7期

关键词：斜拉桥

邹雨亭，周　旭(.长沙理工大学土木与建筑学院;.贵州高速公路集团有限公司)

邹雨亭1，周旭2
(1.长沙理工大学土木与建筑学院;2.贵州高速公路集团有限公司)

摘要:结构的自振特性决定其动力反应特性，对其进行分析具有十分重要的意义。本文以国内某独柱式双索面半漂浮钢箱梁斜拉桥为例，分别讨论了主塔刚度、辅助墩的个数对其自振特性的影响。

关键词:斜拉桥;自振特性;主塔刚度;辅助墩;参数分析

中图分类号:U442

文献标识码:C

文章编号:1008－3383(2015)07－0146－01

收稿日期:2015－03－31

作者简介:邹雨亭(1990－)，男，江西抚州人，硕士，研究方向:桥梁结构分析与工程控制。

1　工程概况

该桥为(45 +100 +300 +100 +45)独柱式双索面半漂浮斜拉桥，根据构造及施工架设的需要，全桥主梁划分8类节段(总计51个)，采用横向分离的扁平流线形封闭钢箱梁，两分离主梁中间采用横箱连接，箱内梁高3.438 m。主塔形式为独柱式，采用空心薄壁圆端型变截面。全桥共44对拉索，设4中规格，分别为43φ15.2、55φ15.2、61φ15.2、85φ15.2。

2　自振特性分析

结合本桥特点，采用MIDAS CIVIL2012建立大桥的成桥阶段自振特性基准模型，从动力学角度，讨论了辅助墩对结构自振特性的影响。

考察以下2种结构形式。形式1:边跨无辅助墩。

形式2:边跨在原设计的基础上再添加一个辅助墩，距主塔50 m。对其进行自振特性分析，部分振型及相应的频率如表1所示:

表1　辅助墩影响分析

基准模型中，结构的第1阶振型、纵漂振型、主梁的一阶、二阶竖弯振型、主梁的一阶侧弯振型及一阶扭转振型如图1所示。

由表1中数据可得:

(1)半漂浮体系斜拉桥的基本振型通常为主梁纵漂，然而本桥却为主塔的同向侧弯，频率为0.312 Hz，周期为3.204 s。出现该现象的主要原因是因为本桥主塔形式的特殊性造成的，塔柱高高度达到119.872 m，横向刚度较小，柔性较大。

(2)本桥桥面由两个横向分离的钢箱梁构成，造成主梁的侧向挠曲刚度较大，主梁的一阶正对称侧弯出现在第6阶模态，在主塔侧弯和主梁一阶正对称竖弯之后，频率为0.731 Hz，周期为1.368 s。

图1　基准模型结构振型图

(3)本桥拉索为双索面竖琴型布置，上、下游拉索相距较近，塔端锚点的横向间距为1.700 m，梁端锚点的为5.960 m，与单索面斜拉桥相似，主梁抗扭刚度小，因此，一阶扭转振型出现得比较早，为大桥的第7阶振型，频率为0.952 Hz，周期为1.050 s。

(4)辅助墩的存在与否对结构整体振型的出现次序影响较大;无辅助墩时，结构的纵漂振型提前，辅助墩的存在使得该振型的频率提高了9.4%，辅助墩虽不能提供主梁的纵向刚度，但还是影响了纵漂振型的出现;无辅助墩时，主梁的竖弯基频由0.447 Hz变为0.329 Hz，减小幅度达到26.4%，一阶侧弯及一阶扭转频率基本不变，辅助墩的有无直接影响主梁的竖弯频率，而对侧弯及扭转的影响很小。辅助墩加强了上部结构和基础的联系，使得结构总体竖向刚度有所提高，振动不易发生。

(5)辅助墩的增加于结构整体振型的出现次序及对应的频率影响很小，由于结构总体刚度的提高，各阶振型出现的频率相应增加，但增加幅度不大，与基准模型相比，结构的第1阶振型、主梁的竖弯基频、侧弯基频及扭转基频分别增大了4.2%、5.9%、12.8%、0.02%。