刘文洋，王鹏，张文福

基于能量变分原理的单向悬索结构固有振动分析

刘文洋1，王鹏2，张文福3

（1.黑龙江八一农垦大学工程学院，大庆 163319；2.中国建筑股份有限公司技术中心；3.南京工程学院建筑工程学院）

固有振动分析是结构动力分析的基础，其目的是计算结构的固有频率和振型。基于能量变分原理提出了单向悬索结构的固有振动分析的简化方法，给出了自振频率和振型的简化计算公式。利用有限元方法对计算结果进行了验证，误差均在5%以内。与传统的Rayleigh法相比，由于考虑了各阶振型之间的相互耦合作用，计算结果更加精确。该方法可用于悬索结构的动力分析，也可作为有限元方法的补充。

单向悬索结构；固有振动；能量变分原理；Rayleigh法

固有振动分析的主要任务是确定结构的固有频率和振型，它是结构抗风和抗震等动力分析的基础。应用有限元法可以较精确地求出悬索结构的频率和振型，然而这种方法需要专门的计算程序，不便于一般工程技术人员掌握，特别是在结构方案设计阶段，经常要对结构形式、结构或构件尺寸以及网格划分等进行调整，这样每次均要对计算机的输入数据进行大量的更改，使得计算工作加大，计算时间加长，因而不便对更多的结构方案进行快捷的比较分析。在这种情况下，寻求一种既满足一般工程精度要求、又简便易行的简化计算方法就显得尤为必要。

近些年来，国内外学者针对桥梁和屋盖悬索结构固有振动分析的简化方法做了许多工作。……