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大跨弯连续刚构桥自振频率计算公式

2021-08-30韩智强刘世忠周勇军晋民杰王俊霞

太原科技大学学报 2021年4期
关键词:模态桥梁结构

韩智强,刘世忠,周勇军,晋民杰,王俊霞

(1.太原科技大学 交通与物流学院,太原 030024;2.长安大学 公路大型结构安全教育部工程研究中心,西安 710064;3.山西通畅工程勘察设计咨询有限公司,太原 030024)

我国西部属于山岭重丘区,山高谷深,大跨连续刚构桥因良好的线形和空间适应性,在山区公路上逐渐得到广泛应用,而国外较少采用。近年来,常规桥型的动力特性研究都取得了一定进展,文献[1]基于直接模态摄动法推导变截面简支梁动力特性的半解析解;文献[2]研究连续梁桥纵横向自振特性,并提出连续梁桥墩振型函数表达式;文献[3]采用瑞利法推导连续刚构桥纵向振动基频理论解析计算公式。文献[4]基于环境激励的桥梁模态法(UINO法)基础上,提出互功率谱法进行斜拉桥模态参数识别技术;文献[5]从能量平衡角度研究悬索桥颤振的多模态耦合及机理,并推演了各级模态阻尼比的计算方法;这些工作对桥梁动力特性的发展起到很好作用,但对弯连续刚构桥的振动特性,尤其结构纵向振动频率规范[6]还没有相应公式。

本文依据能量法基本理论,采用通用软件ANSYS分析不同曲率半径连续刚构桥一阶纵向频率的变化规律,对比回归分析相应计算公式,研究结果可为大跨弯连续梁桥基频理论计算提供参考。

1 能量法计算桥梁频率

桥梁结构基频通常采用瑞利(Rayleigh)法[7]进行求解,示意图如图1所示:

图1 某简支梁示意图

其中:m(x)为简支梁桥单位长度的质量;EI(x)为简支梁桥某一截面的抗弯刚度;……

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