輔助墩對某獨柱式斜拉橋自振特性的影響分析

鄒雨亭，周　旭(.長沙理工大學土木與建筑學院;.貴州高速公路集團有限公司)

輔助墩對某獨柱式斜拉橋自振特性的影響分析

鄒雨亭1，周旭2
(1.長沙理工大學土木與建筑學院;2.貴州高速公路集團有限公司)

摘要:結構的自振特性決定其動力反應特性，對其進行分析具有十分重要的意義。本文以國內某獨柱式雙索面半漂浮鋼箱梁斜拉橋為例，分別討論了主塔剛度、輔助墩的個數對其自振特性的影響。

關鍵詞:斜拉橋;自振特性;主塔剛度;輔助墩;參數分析

中圖分類號:U442

文獻標識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)07－0146－01

收稿日期:2015－03－31

作者簡介:鄒雨亭(1990－)，男，江西撫州人，碩士，研究方向:橋梁結構分析與工程控制。

1　工程概況

該橋為(45 +100 +300 +100 +45)獨柱式雙索面半漂浮斜拉橋，根據構造及施工架設的需要，全橋主梁劃分8類節段(總計51個)，采用橫向分離的扁平流線形封閉鋼箱梁，兩分離主梁中間采用橫箱連接，箱內梁高3.438 m。主塔形式為獨柱式，采用空心薄壁圓端型變截面。全橋共44對拉索，設4中規格，分別為43φ15.2、55φ15.2、61φ15.2、85φ15.2。

2　自振特性分析

結合本橋特點，采用MIDAS CIVIL2012建立大橋的成橋階段自振特性基準模型，從動力學角度，討論了輔助墩對結構自振特性的影響。

考察以下2種結構形式。形式1:邊跨無輔助墩。

形式2:邊跨在原設計的基礎上再添加一個輔助墩，距主塔50 m。對其進行自振特性分析，部分振型及相應的頻率如表1所示:

表1　輔助墩影響分析

基準模型中，結構的第1階振型、縱漂振型、主梁的一階、二階豎彎振型、主梁的一階側彎振型及一階扭轉振型如圖1所示。

由表1中數據可得:

(1)半漂浮體系斜拉橋的基本振型通常為主梁縱漂，然而本橋卻為主塔的同向側彎，頻率為0.312 Hz，周期為3.204 s。出現該現象的主要原因是因為本橋主塔形式的特殊性造成的，塔柱高高度達到119.872 m，橫向剛度較小，柔性較大。

(2)本橋橋面由兩個橫向分離的鋼箱梁構成，造成主梁的側向撓曲剛度較大，主梁的一階正對稱側彎出現在第6階模態，在主塔側彎和主梁一階正對稱豎彎之后，頻率為0.731 Hz，周期為1.368 s。

圖1　基準模型結構振型圖

(3)本橋拉索為雙索面豎琴型布置，上、下游拉索相距較近，塔端錨點的橫向間距為1.700 m，梁端錨點的為5.960 m，與單索面斜拉橋相似，主梁抗扭剛度小，因此，一階扭轉振型出現得比較早，為大橋的第7階振型，頻率為0.952 Hz，周期為1.050 s。

(4)輔助墩的存在與否對結構整體振型的出現次序影響較大;無輔助墩時，結構的縱漂振型提前，輔助墩的存在使得該振型的頻率提高了9.4%，輔助墩雖不能提供主梁的縱向剛度，但還是影響了縱漂振型的出現;無輔助墩時，主梁的豎彎基頻由0.447 Hz變為0.329 Hz，減小幅度達到26.4%，一階側彎及一階扭轉頻率基本不變，輔助墩的有無直接影響主梁的豎彎頻率，而對側彎及扭轉的影響很小。輔助墩加強了上部結構和基礎的聯系，使得結構總體豎向剛度有所提高，振動不易發生。

(5)輔助墩的增加于結構整體振型的出現次序及對應的頻率影響很小，由于結構總體剛度的提高，各階振型出現的頻率相應增加，但增加幅度不大，與基準模型相比，結構的第1階振型、主梁的豎彎基頻、側彎基頻及扭轉基頻分別增大了4.2%、5.9%、12.8%、0.02%。

4　結論

(1)輔助墩的有無直接影響主梁的豎彎頻率，而對側彎及扭轉的影響很小。

(2)輔助墩墩個數的增加結構對整體振型的出現次序及對應的頻率影響很小。

參考文獻:

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