武汉江汉二桥桥面系改造施工.pdf

建材世果
2012年第33卷第3期
doi:10.3963/.issn.1674-6066.2012.03.022
巴东长江大桥模态分析
中治南方工程技术有限公司,武汉430223
摘要:通过脉动试验和模态分析軟件对巴东长江大桥动态特性进行了分析,得到其试验模态频率及振型,并通
过数值计算得到振动频率,对计算模态和试验模态进行振型相关性分析,将有限元的动态分析与试验敬据有机地结
合起来,验证了有限元模型,同时为工程实践提供了帮助。
关键词:动态特性;脉动试验;模态分析;有限元法
Modal Analysis for Badong Yangtze River Bridge
ZHOU Xin
WISDRI Engineering and Research Incorporation, Ltd, Wuhan 430223, China)
Abstract The dynamic performance of Badong Yangtze River Bridge was analyzed and its oscillating frequency and
the corresponding mode were obtained from the pulsating on test and the modal analysis software. A correlative analy-
sis of the oscillating frequencies and modes both from the calculation and the experiments was carried out. The results
Irom the correlative analysis proved that the dynamic analysis by the finite element model o! Badong Yangtze River
Bridge was available for practice use.
Key words: dynamic per[ormance; pulsating on test; modal analysis; finite element method
桥梁结构的动态特性是其固有的性质,与结构的质量、刚度、阻尼分布及其材料特性有关,动力特性的测
试方法有自振法、共振法和脉动法2。其中脉动法也称环境随机激振法,结构在环境扰动作用下,例如自然
风、地脉动、机器或车辆引起的扰动等,虽然引起结构振动的振幅极为微小,但脉动响应所包含的频率成份相
当丰富,它不需要任何激振设备,义不受结构形式和大小的限制,特别适用于测量结构整体的自振特性。这
种微小的振动是随机振动,用高精度的测振设备可记录该振动信号,通过计算机进行FFT谱分析可得到被
测结构的自振特性
巴东长江公路大桥主桥结构形式为双塔双索面漂浮体系预应力混凝土斜拉桥,主桥跨径组合为40+
30+388+130+40m,主梁采用肋板式结构.拉索采用平行钢丝体系。南北两岸索塔承台以上塔身高度分
别为207m和212m。主跨采用构造简单、施工方便的预应力混凝土边主梁方楽。边跨支点处主梁采用实
体断面,临近两个节段采用箱型截面。其余边跨节段与中跨一致,采用肋板式结构。边主梁顶面全宽22
底面全宽22.5m,顶面设2%的双向横坡,边肋高2.4m,梁中部高2.62m,顶板厚0.32m。边跨及中跨横
梁均厚0.32m。
巴东长江公路大桥主梁施工采用适量粉煤灰或矿粉运用缓凝高效减水剂双掺技术配制的C60高性能
混凝土3。对于这种采用了高性能混凝土大跨度斜拉桥,其结构体系的稳定性如何,值得研究,为此,结合
有限元法和试验方法对巴东长江大桥进行模态分析,并讨论其动力特性
1模态试验
巴东大桥主桥部分采用全漂浮的结构体系,即主梁在索塔位置无竖向支撑,主梁沿纵桥向可以在一定范
收稿日期:2012-04-06.
基金项日:国家自然科学基金(50508034
作者简介:周新(1967-),程师.E-mail:18384@wisdri.com
建材世界
2012年第33卷第3期
围内自由変位,同时为了限制主梁横桥向的位移,在塔梁交界处设置主梁横向限位装置。根据理论分析,其
各个主要自振模态的首阶频率较低。该次试验采用941B超低频加速度传感器作为拾振设备,采用DH5922
数据采集和分析系统进行数据采集与分析。通过在桥梁适当位置布置测点并采样,在时域和频域分析的基
础上得到结构的频率、振型和阻尼特性。
为了尽可能测出更多阶振型,可预先估算结构振型,或分析以前的动测试验结果,以便在结构的敘感
布置拾振器。因巴东大桥成桥荷载试验的资料尚不够充分,故拟在斜拉桥主梁划分网格布置加速度传感器,
并进行多点多方向的测量.以期测出对称竖弯、反对称竖弯、扭转的各个振型。具体如下
该次在27个拟定测点,各自沿主桥横桥向、竖向,分5批次进行布设。桥面的测点布置如图1。图中的
数字表示测点号,后附字母表示拾振方向。测试时,每次采样时间不少于30min
6号塔
跨中
7号塔
Isy
l〔y
72
汴:轴直丁*-y平面
1加速度传感器的布瞥位眥
将竖直向传感器、水平向传感器各一个放置于(15)/
表1拾振噐批次布置方案
(6)点,作为不同批次试验的参考点。(6)点的传感器在不
拾振点
同批次试验中均不移动。详见表1。试验时天气阴,风速批次参考点(方向)
竖向(Z)横向(Y)
于10km/h。按计刘分5批次进行数据采集,每批采集
15(Y)6(Z
17、18
持续时间约为40min,水平方向的传感器摆放的朝向为图
15(Y)6(Z
1中Y方向。DH5922设置为外输入数据。
15(Y)6(Z
22、23、3、4
2、13
15(Y)6(Z
10、11
6(Z)
19
2主桥动力特性
该项试验主要测试主桥在自然条件下的脉动响应,从中分析主桥的自振频率和阻尼比
图2部分测点的阳振时程曲线
经对模态参数的分析和计算,巴东长江大桥的振动参数如表2所示。
表2巴东大桥振动参数结果
阶
振
计算频率/实测频率/Hz
0.90/0.89
对称竖弯
1.31/1.
阻尼/%
1.08
计算频率/实测频/Hz
0.41/0.48
0.98/1.0
反对称竖弯
阻尼
1.69
计算频率/实测频率/Hzn
横弯
阻尼/%
2.32
扭转
计算频半/实测频半/Hz
0.96/1.0
阻尼/ツ
1.53
1.26
2.12
从表2可以得出:巴东长江大桥试验模态频率以及计算模态频率吻合较好,前2阶频率计算值比试验值