大跨径人行钢悬索桥动力特性研究-防灾科技学院学报.pdf

第２０卷第２期 防　 灾　 科　 技　 学　 院　 学　 报 Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２ ２０１８年６月 Ｊ． ｏｆ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｊｕｎ．２０１８ 大跨径人行钢悬索桥动力特性研究 彭　 伟１，２ （１．重庆安济建设加固工程有限责任公司，重庆　 ４０１１２０；２．招商局重庆交通科研设计院有限公司桥梁工程 结构动力学国家重点实验室，重庆　 ４０００６７） 摘　 要：随着跨径增大，人行钢悬索桥的宽跨比与高跨比明显减小，结构整体刚度较低，行人过桥时的结构振 动问题较突出。 以国内某在役人行钢悬索桥为研究对象，通过数值计算与实桥动力测试研究了结构自振频 率、振型与阻尼比等动力特性参数，参考国内外有关规范资料评价了结构自振频率。 结果表明，该桥低频范 围的横向、竖向振动模态较密集，按脉动法实测频率与计算频率的比值为１４８ ～２９３，由于结构竖向与横向 自振基频均小于１Ｈｚ，对行人激励较敏感，建议根据桥梁现状对上部结构进行适当改造以提高结构刚度或进 行减振设计以改善结构动力性能。 关键词：钢结构；人行悬索桥；动力特性；环境激励；减振 中图分类号：Ｕ４４８２５；ＴＵ３１１３　 　 　 　 　 　 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－８０４７（２０１８）０２－００２１－０６ 悬索桥在设计和运营阶段往往重视承载能力评 ０　 引言 价，并没有充分考虑结构动力特性及行人过桥时 现代悬索桥是由主缆、吊索、桥塔、加劲梁、锚 的振动问题，这不仅引起结构安全隐患，也造成较 碇等组成的结构，主缆是其主要承重构件，通常采 差的结构使用体验。 了解结构动力特性是改善动 用高强镀锌钢丝或镀锌钢丝绳。 在恒载作用下， 力性能的基础和前提，本文以在役人行钢悬索桥 主缆初始张拉力能对结构提供强大的重力刚 为背景进行动力特性计算分析及现场测试，综合 度［１－２］ ，降低对桥塔和加劲梁的抗弯刚度要求，加 评价结构动力特性后提出改进措施，相关结论可 劲梁截面无需随跨径增加而增大。 这种特性使悬 供类似人行钢悬索桥今后设计参考。 ［３］ 索桥成为跨越能力最强的桥型 ，能满足在宽阔 １　 结构动力特性分析方法 水域或深沟峡谷建设大跨桥梁的需求，并诞生了 金门大桥、明石海峡大桥、江阴长江大桥、香港青 结构动力特性是结构本身的固有参数，包括 ［７］ 马大桥等主跨超千米的悬索桥。 自振频率、振型及阻尼比等 ，这取决于结构型 由于使用对象与公路悬索桥不同，人行悬索 式、刚度与质量分布等因素。 目前，获取结构动力 ［４］ 桥是一种相对特殊的结构形式 。 缆索材料以 特性的方法主要有理论计算与试验测试两大类。 钢丝绳为主，桥塔高度有限，桥面宽度与加劲梁高 １１　 计算分析 度都较小；出于经济性和施工考虑，加劲梁一般采 基于结构动力学理论的动力特性计算主要有 ［８］ 用型钢纵横梁，而不是抗弯性能更好的钢箱梁或 解析法和数值法 。 为获得影响结构动力性能 钢桁梁，但型钢纵横梁自重小，难以有效补充结构