人行橋動力特性及節(jié)段模型設(shè)計(jì)方案計(jì)算

1、1 / 91、節(jié)段模型設(shè)計(jì)參數(shù)初步估算主梁自重：2*0.0283426*7.85+0.508297*2.5) =2.986 T/m橫梁自重：3.4*0.0195508*7.85+0.185889*2.5) /5=0.420 T/m二期恒載 振型描述10.20267主梁一階對稱側(cè)彎、扭轉(zhuǎn)耦合振型2 / 920.210583主梁一階反對稱豎彎30.258624主梁一階對稱豎彎40.33809主梁一階對稱豎彎及主纜橫向?qū)ΨQ擺動50.38234主梁一階反對稱側(cè)彎60.39951主梁二階反對稱豎彎70.51791主梁一階對稱豎彎80.627主梁一階反對稱側(cè)彎、扭轉(zhuǎn)耦合振型90.64048主梁二階對稱豎彎

2、及主纜橫向?qū)ΨQ擺動100.66920主梁、主纜一階反對稱主側(cè)彎及主梁扭轉(zhuǎn)圖 1 人行橋有限元模型3 / 9ilSFULZEiOn：AN5IEF-1M3弐NOT T J 01JIfalfliOSjDLZOfiAN2I2LF-.1MW1換-I1:1iq：FEEg-到管邸號3MK - ?012O*圖 2 人行橋第 1 階振型圖 3 人行橋第 2 階振型4 / 9圖 4 人行橋第 3 階振型圖 5 人行橋第 4 階振型=IEF-1韻3 =aANMOT J 101JIfilllOCZ*HZ QK89diMPLA二tXWTANAN2T2LF-1JUSrftEO=.?562i3MK -201453MW 7

3、J 013l：ll：orUGV 7 20131SU1：CDJTET-15 / 9圖 6 人行橋第 5 階振型圖 7 人行橋第 6 階振型SISJlATFmiTrIEF-1SOT -FWQ-r3?1LZ*K -.ZD 11337 1013SJEP-1HOTIFKEgEEK2IZJ=-LSUB氓FREA戈佶TL3HK -B：nll33DZSfLCJttT6 / 93ISFUL2EOn：ANfIEF-1M =7NCT T 1D1JLfalZi3fFWQ- 5H908Z* -.Z 0115-3*aifWbiuiT372LF-1ANMW1J SISffUS -11：1；:3-FBEQs-5nfl23MK

4、 -3D1Z59圖 8 人行橋第 7 階振型MgPlJjTFmlT5IEF-1stra =eFRE-QrS2lZ*H Z QL643ANANMW1JS13yus eEE*-坯篡斗召JHK -B：01.643圖 9 人行橋第 8 階振型7 / 9圖 10 人行橋第 9 階振型圖 11 人行橋第 10 階振型表 3 張家界大峽谷人行橋節(jié)段模型設(shè)計(jì)相關(guān)模態(tài)參數(shù)序號頻率(Hz振型描述等效質(zhì)里(t/m等效質(zhì)量慣性矩(t.m2/m10.20267主梁一階對稱側(cè)彎扭轉(zhuǎn)耦合-1010.975IEF-1SOT =tsANHOT 3 J QI JLfS14；4?E3E3IBSISPLALtXWANZ*H Z QL

5、37SD：SfJfctT2TZJ=-LSUB -WFBEC=-fi：55JHK -eDDiiSHOV T 20131B5：4：475TiP-i8 / 920.210583主梁一階反對稱豎彎4.22151-30.258624主梁一階對稱豎彎4.2883-80.627主梁一階反對稱側(cè)彎扭轉(zhuǎn)耦合-144.713. 顫振實(shí)驗(yàn)頻率比確定假定橋梁成橋狀態(tài)的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速為 60m/s，結(jié)合橋梁顫振檢驗(yàn)風(fēng)速的估算 值，取實(shí)橋顫振實(shí)驗(yàn)風(fēng)速范圍為 0108m/s，對應(yīng)的模型實(shí)驗(yàn)風(fēng)速區(qū)間初步確定 為 018m/s,初步確定相應(yīng)的風(fēng)速比為：1/m= Up/Um =1/6。模型的縮尺比為 1/n = 1/20 ,由彈性

6、參數(shù)相似，得節(jié)段模型頻率比為：n/m=20/6=3.33。4. 渦振實(shí)驗(yàn)頻率比確定假設(shè)實(shí)橋渦激共振實(shí)驗(yàn)風(fēng)速為 045m/s，對應(yīng)的模型實(shí)驗(yàn)風(fēng)速區(qū)間初步確 定為 015m/s，即相應(yīng)的風(fēng)速比為 Up/Um =1/3，考慮到彈性參數(shù)的相似，即節(jié) 段模型頻率比為：n/m=20/3=6.67。表 4 列出顫振、渦振模型設(shè)計(jì)參數(shù)。表 4 張家界大峽谷人行橋節(jié)段模型設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)名稱符號單位實(shí)橋值縮尺模型值顫振渦振顫振渦振主梁長度Lm30.81/201.54主梁寬度Bm61/200.3主梁高度Hm0.61/200.03等效質(zhì)里meqkg/m4.22151 X10321/2010.554等效質(zhì)量慣矩JmeqK

7、g m2/m1.4471 X10541/200.904等效慣性半徑rem5.8551/200.293豎彎基頻fvHz0.2586243.336.670.8621.724扭轉(zhuǎn)基頻ftHz0.6268163.336.672.094.18扭彎頻率比/2.42112.422.42豎彎阻尼比Ev-0.5110.50.5扭轉(zhuǎn)阻尼比Et-0.5110.50.59 / 9依此計(jì)算，縮尺節(jié)段模型的控制質(zhì)量為 1.54*10.554=16.253kgo 故模型質(zhì)量 最好控制在 10kg 以內(nèi)。5. 節(jié)段模型測振實(shí)驗(yàn)彈簧設(shè)計(jì)針對不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模謩e設(shè)計(jì)顫振、渦激共振節(jié)段模型實(shí)驗(yàn)彈簧，設(shè)計(jì) 結(jié)果見表 5。表 5 節(jié)段模型實(shí)驗(yàn)彈簧設(shè)計(jì)表振型模型頻率Hz)模型質(zhì)量 矩)kg 或 kg.m2)系統(tǒng)彈簧剛度N/m)單根彈簧剛度N/m)顫振一階對稱豎彎0.86216.253476.7759.6一階對稱扭轉(zhuǎn)2.091.392240