大跨徑三塔自錨式懸索橋動(dòng)力特性及地震響應(yīng)分析.pdf

1、大型橋梁結(jié)構(gòu)往往是區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要運(yùn)輸通道，也是抗震救災(zāi)時(shí)的生命要道。作為跨越能力較強(qiáng)的橋型之一，自錨式懸索橋因其優(yōu)美的外觀、較強(qiáng)的場(chǎng)地適應(yīng)性與經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，目前已有的自錨式懸索橋大多是采用雙塔結(jié)構(gòu)，但是隨著跨徑增加的難度越來(lái)越大，三塔自錨式懸索橋的設(shè)想被人們提出并逐漸成為城市橋梁建設(shè)中首選的橋型之一。本文以目前仍在建設(shè)中的世界上主跨最大的三塔自錨式懸索橋——銀川濱河黃河大橋?yàn)閷?duì)象，在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)

2、分析理論，研究該橋的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性及地震響應(yīng)。本文主要研究工作如下：
　?。?）建立了濱河黃河大橋的動(dòng)力有限元模型，分析了混凝土橋面板對(duì)疊合梁懸索橋振動(dòng)特性的影響，探討了結(jié)構(gòu)重要設(shè)計(jì)參數(shù)（垂跨比、恒載集度及構(gòu)件剛度）對(duì)各階模態(tài)及頻率的影響。結(jié)果表明：該橋的一階振型頻率較低，且表現(xiàn)為“加勁梁的縱飄”模態(tài)；加勁梁豎彎與主塔縱彎對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性起到主導(dǎo)作用；混凝土橋面板單元能夠避免過(guò)早的出現(xiàn)加勁梁的橫向彎曲模態(tài)；隨著垂跨比的降低，與“主塔

3、縱彎”相關(guān)的“加勁梁豎彎”振型頻率下降幅度最大；恒載集度的提高會(huì)降低加勁梁的縱飄、豎彎及扭轉(zhuǎn)振型頻率，且會(huì)增加“主塔的同向側(cè)彎”振型頻率；增加邊塔的縱向抗彎剛度能夠有效提升“加勁梁的縱飄”振型頻率；而加勁梁的抗彎、抗扭剛度對(duì)自身的“縱飄”模態(tài)影響甚小。
　?。?）根據(jù)濱河黃河大橋的場(chǎng)地條件及相關(guān)抗震規(guī)范，確定其設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，采用振型分解法研究高階振型對(duì)該橋地震響應(yīng)結(jié)果的影響，以此確定反應(yīng)譜分析時(shí)所需的振型階數(shù)，計(jì)算分析了該橋在地震反

4、應(yīng)譜荷載作用下的內(nèi)力及位移響應(yīng)。結(jié)果表明：進(jìn)行地震反應(yīng)譜分析時(shí)應(yīng)取足夠的振型階數(shù)以免遺漏了某些貢獻(xiàn)率較高的高階振型；在水平地震作用下，中塔塔底的彎矩及剪力響應(yīng)值大于邊塔，抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意中塔的受力特征；此外，該橋的豎向振動(dòng)與縱向振動(dòng)具有更強(qiáng)的耦合效應(yīng)，而對(duì)橫向振動(dòng)的內(nèi)力及變形基本沒(méi)有貢獻(xiàn)；
　?。?）根據(jù)擬建橋址的場(chǎng)地條件輸入合適的地震波時(shí)程曲線，利用時(shí)程分析方法研究了一致激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)時(shí)程響應(yīng)并與反應(yīng)譜分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，采用非