青草背特大悬索桥的动力特性分析

摘要

悬索桥是跨越能力最强的桥型之一,随着桥梁建设水平的不断提高,跨度亦不断增大,其动力问题比静力问题更为突出。悬索桥是易于振动的结构,缆索的柔度大、非线性因素影响显著,在地震荷载、风荷载、车辆移动荷载等动力激励下,桥梁结构有明显的动力响应。因此,分析悬索桥的动力特性,对把握其受力特性,以及在桥梁优化设计和工程实践上都有一定的参考价值。本文以涪陵青草背长江大桥为工程背景,围绕特大跨度悬索桥的动力特性分析,开展了一系列有价值的研究。
　　 主要研究了以下几个方面的内容:
　　 ①系统推导了悬索桥动力分析的计算理论,为计算分析悬索桥的动力响应提供了有力的理论依据。同时,概述了大型有限元软件Nidas/civil2010进行悬索桥动力分析的流程,论证其适应性。
　　 ②通过对结构的真实模拟,如缆索系统、桥面系、主塔等,建立悬索桥的动力分析模型。在此基础上,根据青草背长江大桥的自振频率、周期及相应阶次的振型特点,验证其符合同类型桥梁的自振规律。
　　 ③变化悬索桥的部分参数,如加劲梁刚度,主塔刚度和桥面系恒载,对其进行动力参数影响分析,并得出相关结论。通过改变加劲梁的模拟方式,分析不同模拟方式对悬索桥自振特性的影响程度,论证各种模拟方式的可行性。
　　 ④通过对悬索桥的地震响应分析,在纵桥向+竖向和横桥向+竖向的输入下,结合反应谱分析和动力时程分析相互校核,初步评估了涪陵青草背长江大桥的抗震性能,建议在抗震设计中对塔底截面进行适当配筋。