两种5000m直纹曲面混合缆索悬索桥的模态特性

摘要

研究目的:本文针对5 000 m级超大跨径海峡悬索桥的需求,依据二次直纹曲面方程,提出单叶双曲面混合空间缆索悬索桥和双曲抛物面混合空间缆索悬索桥两种新桥型,开展空间混合缆索悬索桥的几何构形研究,建立ANSYS有限元分析模型,研讨空间缆索悬索桥的动力模态特性,探索空间缆索悬索桥结构的技术优势,解决超大跨径悬索桥颤振抗风稳定性的技术难题,为将来建造5 000 m级超大跨径海峡悬索桥提供参考.研究结论:(1)混合空间缆索悬索桥中的钢丝缆索和碳纤维空间缆索协同工作,其扭转振型比平行悬索桥出现得晚得多,扭转频率和扭弯频率比有很大的提高,颤振临界风速有很大的提高;(2)平行悬索桥、单叶双曲面空间缆索悬索桥和双曲拋物面空间缆索悬索桥的第一阶正对称扭转频率分别为0.079 88 Hz、0.198 40 Hz和0.155 78 Hz,扭弯比分别为1.22、2.88和2.35,颤振临界风速分别为:Vpcr =20.83 m/s、Vt =91.21 m/s、Vscr=71.18 m/s;(3)两种空间混合缆索结构体系具有良好的抗风稳定性,可为将来建造5 000 m级超大跨径悬索桥开辟一条新的思路.