世界第一高钢桁梁斜拉桥动力特性试验研究
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［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｔｈｅｗｏｒｌｄｓｈｉｇｈｅｓｔｂｒｉｄｇｅ；ｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓ；ｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅ；ｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
０ 引 言
随着大跨径桥梁的不断发展，斜拉桥的应用越 来越多。斜拉桥主梁采用的结构形式主要有混凝土
箱梁、钢箱梁、钢桁梁等，而斜拉桥的动力特性参 数是桥 梁 抗 风、 抗 震、 车 辆 耦 合 振 动 的 基 础。 目 前，一些学者对混凝土斜拉桥和钢箱梁斜拉桥的动 力特性 进 行 了 研 究， 取 得 了 一 些 成 果 ， ［１－１１］ 而 钢
４５卷
桁梁斜拉 桥 本 身 数 量 较 少， 且 动 力 特 性 研 究 也 不 多，因此对钢桁梁斜拉桥的动力性能进行研究及分 析十分重要，本文以 ７２０ｍ钢桁梁斜拉桥为例进行 动力特性分析及试验研究，可验证设计理论与计算 方法的合理性，同时为后期管养提供技术资料。
１ 桥 梁 概 况
毕节至都格高速公路北盘江大桥是连接贵州、 云南两省的界河桥梁。桥位平面处于整体式路基主 桥桥 面 宽 ２７９ｍ，引 桥 桥 面 宽 ２４５ｍ。主 桥 纵 面 位于纵坡 ｉ＝＋１％的直线，接 Ｒ＝３６００１８ｍ的凸 形竖曲线，接纵坡 ｉ＝－１％的直线段上，主桥中心 桩号为 Ｋ２１９＋５２１８０６。桥跨布置为： （２４＋８０＋ ８８＋８８＋７２０＋８８＋８８＋８０＝１２３２）ｍ ＋（３×３４＝ １０２） ｍ＋５ｍ ＝１３４１４ｍ。 其 中 主 桥 采 用 （８０＋ ８８＋８８＋７２０＋８８＋８８＋８０）ｍ双塔双索面体系 的钢 桁梁斜拉桥，钢桁梁结构采用普拉特式桁架，横向 两片主桁，中 心 间 距 为 ２７０ｍ， 边 跨 节 段 长 度 为 ８０ｍ，中跨节段长度 为 １２０ｍ。索塔 为 塔 柱、 横 梁组成的钢筋混凝土框架结构，索塔总高贵州岸 ３ 号索塔 ２６９ｍ，云南岸 ４号索塔 ２４６５ｍ。
试验结果表明大桥数值分析与实测数据吻合较好实测整体刚度大于理论刚度具有一定的安全储备结构受力特性正常可为同类钢桁梁斜拉桥检测评定提供参考
２第０４５２卷０，年第
２期 ４月
公路工程 ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｄｏｉ：１０．１９７８２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－０６１０．２０２０．０２．００１
Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．２ Ａｐｒ．，２０２０
世界第一高钢桁梁斜拉桥动力特性试验研究
曹 少 辉 １，田 仲 初 ２
（１贵州省质安交通工 程 监 控 检 测 中 心 有 限 责 任 公 司，贵 州 贵 阳 ５５００００； ２长 沙 理 工 大 学，湖 南 长 沙 ４３００００）
Байду номын сангаас
［摘 要］以跨径为 ７２０ｍ、桥面距地面 ５１６ｍ的世 界 第 一 高 钢 桁 梁 斜 拉 桥—北 盘 江 大 桥 为 例，采 用 有 限 元 软件 ＭＩＤＡＳ／ＣＩＶＩＬ２０１６建立有限元模型，进行大桥自振特性理论分析。介绍了 钢 桁 架 斜 拉 桥 动 力 荷 载 试 验 方 法 和过程，对大桥的固有频率、动应变等实测参数与理论进行了对比。试验结果表明，大桥数值分析与实测数据 吻合较好，实测整体刚度大于理论刚度，具有一定的安全储备，结构受力特性正常，可为同类钢桁梁斜拉桥检 测评定提供参考。
［收 稿 日 期 ］２０１９－０６－１３ ［基 金 项 目 ］国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 （５１４７８０４９） ［作 者 简 介 ］曹 少 辉 （１９８３－），男 ，湖 南 益 阳 人 ，硕 士 研 究 生 ，高 级 工 程 师 ，主 要 研 究 方 向 为 大 跨 度 桥 梁 承 载 能 力 与 建 模 理 论 研 究 。 ［引 文 格 式 ］曹 少 辉 ，田 仲 初 ．世 界 第 一 高 钢 桁 梁 斜 拉 桥 动 力 特 性 试 验 研 究 ［Ｊ］．公 路 工 程 ，２０２０，４５（２）：１－６，６７．
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｗｏｒｌｄｓｈｉｇｈｅｓｔｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓｃａｂｌｅｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅ—ＢｅｉＰａｎＪｉａｎｇＢｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈａｓｐａｎｏｆ７２０ｍｅｔｅｒｓａｎｄａｂｒｉｄｇｅｓｕｒｆａｃｅｏｆ５１６ｍｅｔｅｒｓｆｒｏｍ ｔｈｅｇｒｏｕｎｄｉｓｕｓｅｄａｓａｎｅｘａｍｐｌｅＴｈｅ ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅＭＩＤＡＳ／ＣＩＶＩＬ２０１６ｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｅｌｆ－ｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈ ａｓｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｔｒａｉｎｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｙＲｅｓｅａｒｃｈｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａａｇｒｅｅｗｅｌｌ，ｆｏｕｎｄｔｈｅｏｖｅｒａｌｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｗｉｔｈａｃｅｒｔａｉｎｓａｆｅｔｙｍａｒｇｉｎ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆ ｎｏｒｍａｌｆｏｒｃｅ，ｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓｃａｂｌｅｓｔａｙｅｄ ｂｒｉｄｇｅｓ．
ＣＡＯ ＳＨ，ＴＩＡＮＺＣ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｗｏｒｌｄ＇ｓｈｉｇｈｅｓｔｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅ［Ｊ］．Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，４５（２）：１－６，６７
２
公路工程
［关 键 词 ］世 界 第 一 高 桥 ；钢 桁 梁 ；斜 拉 桥 ；动 力 特 性 ［中图分类号］Ｕ４４８２７ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７４— ０６１０ （２０２０） ０２— ０００１— ０６
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＷｏｒｌｄｓ ＨｉｇｈｅｓｔＳｔｅｅｌＴｒｕｓｓＣａｂｌｅｓｔａｙｅｄＢｒｉｄｇｅ
ＣＡＯ Ｓｈａｏｈｕｉ１，ＴＩＡＮ Ｚｈｏｎｇｃｈｕ２ （１ＧｕｉｚｈｏｕＺｈｉａｎＴｒａｆｆｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｏｎｉｔｏｒ＆ ＴｅｓｔＣｅｎｔｅｒＣｏＬｔｄ， Ｇｕｉｙａｎｇ， Ｇｕｉｚｈｏｕ５５００００， Ｃｈｉｎａ； ２ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４３００００，Ｃｈｉｎａ）
０ 引 言
随着大跨径桥梁的不断发展，斜拉桥的应用越 来越多。斜拉桥主梁采用的结构形式主要有混凝土
箱梁、钢箱梁、钢桁梁等，而斜拉桥的动力特性参 数是桥 梁 抗 风、 抗 震、 车 辆 耦 合 振 动 的 基 础。 目 前，一些学者对混凝土斜拉桥和钢箱梁斜拉桥的动 力特性 进 行 了 研 究， 取 得 了 一 些 成 果 ， ［１－１１］ 而 钢
４５卷
桁梁斜拉 桥 本 身 数 量 较 少， 且 动 力 特 性 研 究 也 不 多，因此对钢桁梁斜拉桥的动力性能进行研究及分 析十分重要，本文以 ７２０ｍ钢桁梁斜拉桥为例进行 动力特性分析及试验研究，可验证设计理论与计算 方法的合理性，同时为后期管养提供技术资料。
１ 桥 梁 概 况
毕节至都格高速公路北盘江大桥是连接贵州、 云南两省的界河桥梁。桥位平面处于整体式路基主 桥桥 面 宽 ２７９ｍ，引 桥 桥 面 宽 ２４５ｍ。主 桥 纵 面 位于纵坡 ｉ＝＋１％的直线，接 Ｒ＝３６００１８ｍ的凸 形竖曲线，接纵坡 ｉ＝－１％的直线段上，主桥中心 桩号为 Ｋ２１９＋５２１８０６。桥跨布置为： （２４＋８０＋ ８８＋８８＋７２０＋８８＋８８＋８０＝１２３２）ｍ ＋（３×３４＝ １０２） ｍ＋５ｍ ＝１３４１４ｍ。 其 中 主 桥 采 用 （８０＋ ８８＋８８＋７２０＋８８＋８８＋８０）ｍ双塔双索面体系 的钢 桁梁斜拉桥，钢桁梁结构采用普拉特式桁架，横向 两片主桁，中 心 间 距 为 ２７０ｍ， 边 跨 节 段 长 度 为 ８０ｍ，中跨节段长度 为 １２０ｍ。索塔 为 塔 柱、 横 梁组成的钢筋混凝土框架结构，索塔总高贵州岸 ３ 号索塔 ２６９ｍ，云南岸 ４号索塔 ２４６５ｍ。
试验结果表明大桥数值分析与实测数据吻合较好实测整体刚度大于理论刚度具有一定的安全储备结构受力特性正常可为同类钢桁梁斜拉桥检测评定提供参考
２第０４５２卷０，年第
２期 ４月
公路工程 ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｄｏｉ：１０．１９７８２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－０６１０．２０２０．０２．００１
Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．２ Ａｐｒ．，２０２０
世界第一高钢桁梁斜拉桥动力特性试验研究
曹 少 辉 １，田 仲 初 ２
（１贵州省质安交通工 程 监 控 检 测 中 心 有 限 责 任 公 司，贵 州 贵 阳 ５５００００； ２长 沙 理 工 大 学，湖 南 长 沙 ４３００００）
Байду номын сангаас
［摘 要］以跨径为 ７２０ｍ、桥面距地面 ５１６ｍ的世 界 第 一 高 钢 桁 梁 斜 拉 桥—北 盘 江 大 桥 为 例，采 用 有 限 元 软件 ＭＩＤＡＳ／ＣＩＶＩＬ２０１６建立有限元模型，进行大桥自振特性理论分析。介绍了 钢 桁 架 斜 拉 桥 动 力 荷 载 试 验 方 法 和过程，对大桥的固有频率、动应变等实测参数与理论进行了对比。试验结果表明，大桥数值分析与实测数据 吻合较好，实测整体刚度大于理论刚度，具有一定的安全储备，结构受力特性正常，可为同类钢桁梁斜拉桥检 测评定提供参考。
［收 稿 日 期 ］２０１９－０６－１３ ［基 金 项 目 ］国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 （５１４７８０４９） ［作 者 简 介 ］曹 少 辉 （１９８３－），男 ，湖 南 益 阳 人 ，硕 士 研 究 生 ，高 级 工 程 师 ，主 要 研 究 方 向 为 大 跨 度 桥 梁 承 载 能 力 与 建 模 理 论 研 究 。 ［引 文 格 式 ］曹 少 辉 ，田 仲 初 ．世 界 第 一 高 钢 桁 梁 斜 拉 桥 动 力 特 性 试 验 研 究 ［Ｊ］．公 路 工 程 ，２０２０，４５（２）：１－６，６７．
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｗｏｒｌｄｓｈｉｇｈｅｓｔｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓｃａｂｌｅｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅ—ＢｅｉＰａｎＪｉａｎｇＢｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈａｓｐａｎｏｆ７２０ｍｅｔｅｒｓａｎｄａｂｒｉｄｇｅｓｕｒｆａｃｅｏｆ５１６ｍｅｔｅｒｓｆｒｏｍ ｔｈｅｇｒｏｕｎｄｉｓｕｓｅｄａｓａｎｅｘａｍｐｌｅＴｈｅ ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅＭＩＤＡＳ／ＣＩＶＩＬ２０１６ｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｅｌｆ－ｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅＴｈｅｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈ ａｓｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｔｒａｉｎｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｙＲｅｓｅａｒｃｈｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａａｇｒｅｅｗｅｌｌ，ｆｏｕｎｄｔｈｅｏｖｅｒａｌｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｗｉｔｈａｃｅｒｔａｉｎｓａｆｅｔｙｍａｒｇｉｎ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆ ｎｏｒｍａｌｆｏｒｃｅ，ｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓｃａｂｌｅｓｔａｙｅｄ ｂｒｉｄｇｅｓ．
ＣＡＯ ＳＨ，ＴＩＡＮＺＣ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｗｏｒｌｄ＇ｓｈｉｇｈｅｓｔｓｔｅｅｌｔｒｕｓｓｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅ［Ｊ］．Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，４５（２）：１－６，６７
２
公路工程
［关 键 词 ］世 界 第 一 高 桥 ；钢 桁 梁 ；斜 拉 桥 ；动 力 特 性 ［中图分类号］Ｕ４４８２７ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７４— ０６１０ （２０２０） ０２— ０００１— ０６
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＷｏｒｌｄｓ ＨｉｇｈｅｓｔＳｔｅｅｌＴｒｕｓｓＣａｂｌｅｓｔａｙｅｄＢｒｉｄｇｅ
ＣＡＯ Ｓｈａｏｈｕｉ１，ＴＩＡＮ Ｚｈｏｎｇｃｈｕ２ （１ＧｕｉｚｈｏｕＺｈｉａｎＴｒａｆｆｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｏｎｉｔｏｒ＆ ＴｅｓｔＣｅｎｔｅｒＣｏＬｔｄ， Ｇｕｉｙａｎｇ， Ｇｕｉｚｈｏｕ５５００００， Ｃｈｉｎａ； ２ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４３００００，Ｃｈｉｎａ）