特大型桥的自振特性分析
钢结构桥梁的自振特性与控制
钢结构桥梁的自振特性与控制钢结构桥梁是现代交通基础设施中常见的一种桥梁型式，具有承载能力强、稳定性好等特点。
然而，钢结构桥梁的自振特性可能导致其在受到外力激励时发生共振现象，进而引发结构破坏和灾害事故。
为了保证桥梁的安全运行，研究钢结构桥梁的自振特性并采取控制措施变得尤为重要。
一、钢结构桥梁的自振特性钢结构桥梁的自振特性主要受到以下几个因素的影响：1. 材料特性：钢结构桥梁采用的钢材具有一定的弹性模量和密度，这些材料特性会直接影响桥梁的固有频率和自振特性。
2. 结构形式：钢结构桥梁的结构形式多种多样，包括悬索桥、梁桥等。
不同结构形式下的桥梁会有不同的固有频率和自振特性。
3. 外力激励：车辆行驶和风力等外力的作用会引起桥梁的振动。
如果外力的频率接近桥梁的固有频率，就会导致桥梁产生共振现象，从而增加桥梁的振动幅度，甚至引发桥梁的破坏。
二、钢结构桥梁的自振控制技术为了减小钢结构桥梁的自振幅度，提高桥梁的稳定性和安全性，需要采取一系列的自振控制技术。
1. 调整刚度：通过增加或减小构件的刚度，可改变桥梁的固有频率，使其远离外力频率，减小共振风险。
例如，通过加装加劲筋、加固节点等方式，增加整个桥梁的刚度，使其固有频率向低频移动。
2. 吸振器：在桥梁结构中安装吸振器可以吸收并分散桥梁振动的能量，从而减小振幅。
常见的吸振器包括液体阻尼器、摩擦阻尼器等。
3. 主动控制系统：通过在桥梁结构中设置传感器和执行器，实现实时的振动调节和控制。
主动振动控制系统可以根据外界振动信号实时调整构件的刚度和阻尼，从而达到减小自振振幅的目的。
三、案例分析以某钢结构桥梁为例，采用了主动控制技术进行自振控制。
在桥梁结构中安装了传感器，实时监测桥梁的振动状态。
当外界振动频率接近桥梁的固有频率时，控制系统会自动调节构件的刚度和阻尼，抑制共振现象的发生。
通过实验和模拟计算，证明了主动控制技术对钢结构桥梁的自振控制具有良好的效果。
在外界激励下，桥梁振幅显著减小，振动能量得到有效吸收和分散，保证了桥梁的安全运行。
大跨度桥梁的自振频率分析
大跨度桥梁的自振频率分析桥梁作为一种重要的交通设施，承载着人们的出行需求。
而在大跨度桥梁的设计和施工中，自振频率的分析是一项关键任务。
本文将对大跨度桥梁自振频率的分析进行探讨。
一、大跨度桥梁自振频率的意义桥梁的自振频率是指桥梁在自由振动状态下的特征频率。
了解桥梁的自振频率能够帮助工程师判断桥梁的稳定性和安全性。
如果桥梁在风荷载、地震等外力作用下频率接近自身的自然频率，就容易发生共振现象，引发结构破坏，对桥梁的使用安全造成威胁。
二、大跨度桥梁自振频率的计算方法大跨度桥梁的自振频率计算方法有两种：解析法和数值法。
解析法是基于桥梁的动力学原理和结构简化模型，进行频域分析和时间域分析，计算出桥梁的自振频率。
这种方法适用于结构简单的桥梁，计算结果准确可信。
然而，对于大跨度桥梁复杂的结构体系，解析法往往难以应用。
数值法是借助计算机进行桥梁动力特性的计算，通过有限元分析等数值方法，将桥梁的结构划分为离散的单元，在计算机上模拟结构的动力响应，得出自振频率。
数值法相对解析法而言，适用面更广，可以灵活应对不同结构的计算需求。
三、大跨度桥梁自振频率的影响因素大跨度桥梁的自振频率受到多种因素的影响。
1. 结构材料：不同材料的桥梁，由于密度、弹性模量等物理性质的差异，其自振频率也会有所不同。
2. 结构形式：桥梁的结构形式对其自振频率也有较大影响。
例如，悬索桥和梁桥相比，悬索桥的自振频率更高。
3. 桥梁跨度：大跨度桥梁的自振频率相对较低，因此在设计大跨度桥梁时需要给予足够的注意。
4. 动力荷载：风荷载和地震荷载等动力荷载会对桥梁的自振频率产生一定的影响。
四、大跨度桥梁自振频率的控制方法为了控制大跨度桥梁的自振频率，减少桥梁共振的可能性，设计中可以采取以下措施：1. 结构加固：合理调整桥梁的结构形式、结构材料，增加梁的刚度和强度，以提高自振频率。
2. 风洞试验：通过在设计过程中进行风洞试验，了解设计桥梁在不同风速下的响应特性，优化结构设计。
特大型桥的自振特性分析
向发展 。近年来这种特大 型桥在我 国的不断发展和应用 。桥 身端部 ， 约束 桥身端部沿 Ｘ ， Ｙ轴的平动和绕 ｘ ， Ｙ轴 的转 动。 梁结构 的动 力问题包括桥梁 结构 的 自由振动和桥梁结构 的动 ２自振 特 性 分 析
力响应这两个方面 ， 国 内外 的 学 者 对 这 些 方 面 都 进 行 了 研 究 。 ２ ． １ 根据设计值计 算的 自振 特性
大跨度桥梁在移动车辆荷载作用下 的结构振动研 究也成 了普
通 关 注 的 问题 。在 所 有 桥 梁 结 构振 动 分 析 中 ，必 须 首 先 确 定 表 ｌ设 计 值 自振 特 性 及 振 型 分 析
结构 的固有频率这个 结构 动力特性 ，它 是研 究桥梁动 力学 的
基础 。所 以研 究桥梁 的 自振特 性具有较 大的工程应用价值 。
１ 模 型 概 要
振 型序 号 ｌ 自振 频 率 （ ｈ ｚ ） ０ ０ ６ ２ ４ ８ ３
．
振 形特 征 高墩 一 侧 的桥 身 沿 ｘ 正 方 向横 向 移 动 低 墩 一 侧 的桥 身 沿 ｘ正方 向横 向 移 动
１ ． １ 连 续 梁 模 型
桥跨 为 １ ３ ２ ｍ＋ ２ ３ ０ ｍ＋ １ ３ ２ ｍ 的单箱单室变高度连续箱梁， 左墩高 ５ ４ ． ５ ｍ， 右墩高 １ ０ ９ ． ６ ４ ４ ｍ， 见图 １ ， 整体采用 Ｃ ５ ５混凝 土， 桥墩墩 身采用 Ｃ ４ ０混凝土 ， 弹性模量 Ｅ ＝ ３ ． ２ ５ ｅ １ ０ Ｐ ａ ， 密度Ｐ ＝ ２ ６ ０ ０ ｋ ｇ ／ ｍ ，泊松 ｌ ： Ｌ ｐ ＝ ｏ ． ３ 。纵 向及 横向预应 力采用预应 力混 凝土用 纲线 （ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ５ ２ ２ ４ ． １ ９ ９ ５ ） ， 弹性模量 Ｅ ｙ ＝ １ ． ９ ５ ￣ １ ０ ５ Ｍｐ ａ 。 竖
桥梁结构的振动与减震控制
桥梁结构的振动与减震控制桥梁结构的振动问题一直以来都备受关注。
随着现代桥梁的跨度和高度不断增加，桥梁结构在遭受外力作用时所产生的振动也日益显著。
对于大跨度、高自振频率的桥梁结构而言，其振动问题已经成为限制工程性能和使用寿命的重要因素。
因此，研究桥梁结构的振动特性，并采取相应的减震控制措施成为提高桥梁结构安全性和舒适性的关键。
1. 桥梁结构的振动特性桥梁结构在遭受外界荷载时，会发生自由振动或强迫振动。
自由振动是指桥梁结构在没有外界激励作用下的自然振动，其振动频率与桥梁的固有特性相关。
强迫振动是指桥梁结构在受到外界激励作用下的振动，外界激励可以是车辆行驶产生的载荷、风速、地震等。
桥梁结构由于体积大且刚性高，振动特性往往比较复杂，可能存在多种振动模态。
了解桥梁结构的振动特性对于进行减震控制具有重要意义。
2. 桥梁结构的减震控制方法（1）被动减震控制：被动减震控制是指通过添加有效阻尼器、质量块等被动元件来消耗桥梁结构振动能量的一种方法。
被动减震控制的主要原理是利用附加的阻尼器阻尼桥梁结构的振动，从而减小结构的加速度响应。
常见的被动减震控制方法包括液体减振器、摩擦阻尼器等。
（2）主动减震控制：主动减震控制是指将传感器、执行器等主动元件应用于桥梁结构，通过采集结构振动响应并进行实时控制，实现对结构振动的主动抑制。
主动减震控制系统具有反馈闭环、自适应调节等特点，能够根据桥梁结构的实时振动状态进行有效的控制，从而减小结构的振动响应。
主动减震控制方法包括电液伺服减震、电流控制阻尼器等。
3. 减震控制技术的应用案例减震控制技术在实际工程中已经得到广泛应用。
例如，日本的“神户大桥”在1995年的阪神大地震中因减震控制系统的作用，减少了地震对桥梁产生的破坏。
另一个例子是位于美国旧金山湾区的“新金门大桥”，该桥梁采用了主动减震控制系统，可以实时监测桥梁的振动状态，并使用伺服阀进行控制，从而减小了桥梁结构的振动响应。
4. 减震控制技术的发展趋势随着科技的不断进步和减震控制技术的研究深入，人们对于桥梁结构振动控制技术的要求也越来越高。
桥梁结构的振动特性与实践案例分析
桥梁结构的振动特性与实践案例分析桥梁结构是现代社会重要的基础设施，它们承载着交通运输的重任，保障着人们的出行安全和经济的发展。
然而，桥梁结构的振动特性对于其稳定性和安全性具有重要影响。
因此，深入了解桥梁结构的振动特性，并通过实践案例分析来探讨解决方法，对于提高桥梁工程的质量和安全性具有重要意义。
首先，桥梁结构的振动特性是指在受到外界激励或自身系统内部激励下，结构会发生振动。
振动特性包括振动频率、振动模态和振动幅值等参数。
振动频率是指桥梁结构在特定的条件下的振动周期，它与结构的刚度和质量密切相关。
振动模态是指桥梁结构在不同振动频率下的振动形态，它与结构的固有频率和振动模态形式有关。
振动幅值是指桥梁结构振动的幅度大小，它与激励的力度和结构的阻尼特性有关。
其次，桥梁结构的振动特性会对结构的稳定性和安全性产生影响。
当桥梁受到外界激励（如风荷载、地震等）时，如果结构的振动频率与激励频率接近甚至相同，就会出现共振现象。
共振会导致结构振幅增大，从而可能引起结构的破坏和倒塌。
此外，结构的振动还会导致桥梁的舒适性下降，对行人和车辆的安全造成威胁。
针对桥梁结构的振动问题，我们可以采取一系列的措施来保障桥梁的稳定性和安全性。
首先，通过结构设计和分析，合理选择结构材料和断面形状，提高桥梁的抗振能力。
其次，进行结构的振动监测与评估，了解结构的振动性能，及时采取相应的措施，如增加阻尼器、加强刚度等。
同时，制定科学合理的维护养护计划，及时发现和修复结构的损伤，防止进一步的振动放大。
本文将通过实践案例分析来探讨桥梁结构的振动特性及其对结构的影响。
以北京市某桥梁为例，该桥梁于1990年建成，经过多年的使用，出现了明显的振动问题。
通过实测数据和有限元分析，我们发现该桥梁的固有频率与甚至接近风荷载频率，导致桥梁受到风荷载时出现共振现象，振幅增大，威胁到行车安全。
因此，我们采取了增加阻尼器和加强结构刚度的措施，在不改变原有结构的情况下有效控制了振动问题。
大湾特大桥自振特性分析
塔、 、 桩 钢横 梁采用空间梁单元 （ ｅ ｍ ４ 模 拟 ， Ｂａ ４ ） 系杆 、 吊杆 、 预应 力钢筋采用 Ｌｎ ８杆单元 ，承 台、拱座 、边跨混凝土纵梁采 用 ｉｋ Ｂ ａ ８ 单元模拟 ， ｅｍ１ ８ 主跨桥面系用空间梁格模拟 。空间有限元模
型如图 １ 示 。 所
２ 有限元计算理论和方法 桥梁结构动力 分析中最基本的问题是计算结构 的 自振频率 和振型 ， 它是计算 桥梁结构动力响应的基 础。一般 的结构固有振 动方程为 ：Ｍ］艿 ｝［ ］６ ｝［ ｛ － Ｆ｝式 中［ 为结构 刚度 ［ ｛ ”＋ Ｃ ｛ ＋ ］ ｝｛ ， ］
（ ） 钢管混凝土拱桥 的振动主要有钢管 混凝土拱肋 的横 １该 作 者 简介 ： 旭 冉 ， ，９０年 出 生 ，０ ３年 毕 业 于 湖 南 大 学 ， 向面外振动 、 罗 男 １８ ２０ 全桥竖向振动和扭转振动 ３种振 动形 式 ， 计算表 明 工程 师 ，６ １１ 贵 州 省遵 义县 马 蹄 镇 驻 警 ５３１， 越 往 后 的振 型越 复杂 ；
即令 ［ － ， Ｃ］０ 并取Ｉ ］０ 运用 达朗贝尔原理 ， Ｆ＝， 可得到钢管混凝 土
拱 桥 的 无 阻 尼 自由振 动 方 程 ：Ｍ ］ ｝［ ］占｝０ ［ ｛ ＋ ｛ ＿ ，其 特 征 方 程
（ 频率方程 ） ｉ — ｌ０ 为 ［ ∞［ ＝ 。 ］ ］
由 于 该桥 的 跨 度 较 大 ， 构 复 杂 ， 由度 数 目庞 大 ， 此 得 结 自 因
山西科技
Ｓ Ａ Ｘ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｈ Ｎ Ｉ Ｉ Ｎ ＥＡ Ｄ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｓ
２１年 ０１
第２ ６卷 第 ５ 期
●应 用 技 术
大 湾 特 大 桥 自振 特 性 分 析
桥梁振动特性研究
桥梁振动特性研究桥梁振动是工程结构中一个重要的研究领域。
随着城市化进程和交通工具的发展，桥梁作为城市交通的重要组成部分，其安全性和稳定性问题日益受到关注。
振动是指桥梁在受到外界力作用或自身固有频率激励下产生的结构动态响应。
振动特性研究主要包括振动模态、频率、振型等方面的分析，其目的是为了评估桥梁的振动性能，优化设计与维护工作。
一、桥梁振动的分类桥梁振动可分为静态振动和动态振动两种类型。
静态振动是指桥梁在受到静力荷载作用下产生的变形和位移，其特点是振动幅度相对较小，频率较低。
而动态振动是指桥梁在受到动力荷载作用下产生的振动现象，其特点是振动幅度较大，频率较高。
二、桥梁振动的原因桥梁振动产生的原因主要有以下几个方面：车辆荷载、风荷载、地震荷载、涡激振动等。
其中，车辆荷载是主要的振动激励源，车辆在桥梁上行驶时会产生载荷和激励力，导致桥梁产生振动。
而风荷载和地震荷载则是外部环境因素引起的桥梁振动，其振幅和频率与风速和地震强度等因素相关。
三、桥梁振动特性的研究方法1. 实测方法：通过在实际桥梁上安装振动传感器，采集桥梁的振动数据，然后通过数据分析和处理，得到桥梁的振动特性。
这种方法能够直接获取桥梁的实际运行情况，具有较高的准确性。
2. 计算模拟方法：通过建立桥梁的数学模型，运用有限元分析或其他相应的计算方法，对桥梁的振动特性进行模拟和计算。
这种方法可以通过调整参数或条件，对比不同情况下的振动特性，为桥梁的设计和改进提供参考。
四、桥梁振动特性的评估与优化通过研究和分析桥梁的振动特性，可以评估其安全性和稳定性，找到振动问题的症结所在。
根据评估结果，可以采取相应的优化措施。
常见的优化方法包括：调整桥梁的结构参数、改进桥梁的材料和施工工艺、优化桥梁的支座和铺装等。
五、桥梁振动特性的研究意义桥梁振动特性的研究不仅对于桥梁的设计和改进具有重要的参考价值，而且对于提高桥梁的使用寿命、保障交通运输安全、保护环境和节约资源等方面也具有积极的意义。
山区大跨连续刚构桥自振特性分析
立 该 桥 的空 间有 限元 模 型 ， 对 其 自振 特 性 进 行 计 算 分 析 ， 获 得 了该 桥 的 自振 频 率 和振 型 。 关键 词 大 跨 连 续 刚构 桥 有 限 元 自振 特 性
山 区高等 级公 路 连 续 刚构 桥 梁 ， 通 常 以跨越 深谷 沟 壑 ， 受 力合 理 ， 施 工便 利 ， 跨 度 大 为其 特 点 而被 广泛 应用 ｕ ］ 。又 因桥 墩 固结 的特 点 ， 省 去 了 大跨 连续 梁 的支座 ， 同时桥墩 厚度 大大减 小 ， 减 少
邓 果 陈 昊 吴 俊
（ 贵 州 省 交 通 规 划 勘 察 设 计 研 究 院 股 份 有 限公 司 贵 阳 ５ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘
要 以 山 区大 跨 连 续 刚 构 桥 —— 鱼 洞 大 桥 为 研 究 对 象 ， 运 用 大 型 通 用 有 限 元 软 件 ＭＩ ＤＡ Ｓ建
阵； 五 ， Ｕ分别 对 应 于系统 加 速度 列 阵 和 位移 列 阵 。 假 定 多 自由度 体 系 的 自 由振 动 是 简 谐 振 动 ， 则 位
移 可 写 成
（ ￡ ） 一 ｓ ｉ ｎ（ ＋ ） （ ２ ）
ｂ ） 第 ２阶 振 型 （ 主梁一阶横弯）
物 线变 化 。主墩 的设 计 形 式 为 双 薄 壁式 实 心 墩 ， 实 心墩横 桥 向 ６ ． ５ ｍ， 顺桥向 ２ ． ２ ｉ ｎ ， 两 片墩 问净
图 ２ 全 桥 有 限元 模 型
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － １ ２ ２ ４
２ ０ １ ３年 第 ２ 期
邓
横坡 为单 向 ２ ． ０ （ 左 右 幅相 反 ） 。上 部箱 梁 为 变 截 面单箱 单 室 断 面 ， 箱 顶宽 １ １ ． ２ ５ ｍ， 底宽 ６ ． ５
特大型桥的自振特性分析
与产业经济
特大型桥的自振特性分析
□ 张 瑜 刘 菲
610031) (西南交通大学力学与工程学院 摘 四川・成都
要： 以在建特大型桥 （132+230+132m） 为工程背景， 首先对桥梁的粱体和墩部进行了合理的简化， 应用有限
元软件 ANSYS， 采用壳单元模拟桥身， 二维梁单元模拟桥墩， 杆单元模拟预应力筋的方法建模， 建立分析模型。 其次计算其自振特性， 得到桥梁的振动频率和主振型， 分析桥梁参数的改变对其自振特性产生的影响。从而提 出， 在特大型桥的结构设计中可以通过优化模态参数， 避开危险频率带， 减小对桥梁结构的破坏性。 关键词： 特大型 有限元 自振特性 参数 文章编号： 1007-3973 2013） （ 001-001-03 运用 shell63 号壳单元划分箱梁， beam188 号来模拟桥 用 墩， link10 号来模拟预应力筋。 对每个桥墩都施加固定端约束 （即约束沿 x， z 轴的平动和绕 x， z 轴的转动） 最后约束桥 y， y， ， 身端部， 约束桥身端部沿 x， 轴的平动和绕 x， 轴的转动。 y y 2 自振特性分析 2.1 根据设计值计算的自振特性 表 1 设计值自振特性及振型分析
表 3 改变桥身刚度时大桥前十阶模态
阶数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
改变桥身端部为固定端约束
在双墩中部底板添加横向预应力筋
0.15004 0.30558 0.46056 0.48175 0.67089 0.75904 1.0771 1.1192 1.1862 1.2312
0.061281 0.15896 阶数 0.26586 0.40714 0.48120 0.53965 4 0.74443 5 0.87162 6 1.1135 7 1.2047 8 9 10 1 2 3
高速铁路桥梁设计中的振动特性分析
高速铁路桥梁设计中的振动特性分析在高速铁路桥梁设计中，振动特性是一个至关重要的被关注的问题。
因为高速铁路桥梁的设计和施工对于行车安全至关重要，任何振动特性问题都有可能对铁路的稳定性和安全性产生影响。
因此，本文将深入探讨高速铁路桥梁设计中的振动特性分析。
一、桥梁振动的类型在桥梁设计中，主要存在三种类型的振动：自由振动、强迫振动和共振振动。
自由振动是桥梁固有频率下的振动，通常情况下无法避免。
强迫振动是由于行车荷载、风力等外界环境作用下的振动。
共振振动是由于桥梁固有模态与外界激励的频率相等而发生的振动。
二、振动特性分析方法在进行桥梁振动特性分析前，首先需要确定桥梁材料的物理参数。
接着，可以使用有限元方法来进行振动分析。
其中，弹性反演法是比较常用的一个方法。
通过采用弹性反演法，可以对桥梁的动态响应做出准确的估计，从而确定其在实际行车中的可靠性。
三、振动控制策略对于高速铁路桥梁设计中的振动问题，调节桥梁的自然频率是其中的一个常见振动控制策略。
例如，可以在桥梁下方增加减振器、减震隔热器或者降低桥梁的刚度等方式来控制桥梁的振动特性。
另外，可以采用主动控制技术来控制桥梁的振动。
主动控制技术涵盖了多种控制策略，例如：被动管道隔振技术、自适应隔振技术、时变参数控制技术、主动质量调节技术等。
它们的实现方法常基于现代控制理论和计算机仿真技术。
四、振动分析实例作为振动控制技术实践探讨的一个例子，我们可以以长江大桥的实际案例来进行分析。
长江大桥是一座横跨中国长江的大型混凝土悬索桥，自1990年开通以来，其一直被视为振动控制技术的示范项目。
通过计算机模拟，振动试验以及现场实测，长江大桥的振动特性得到了充分的分析和探究，同时也得到了有效的控制。
综上所述，高速铁路桥梁设计中的振动特性分析问题在铁路交通工程中具有重要意义。
通过对桥梁材料物理参数、振动分析方法、振动控制策略以及实例的探讨，我们可以更好地理解振动控制技术。
同时，我们也可以看到，通过不断的技术研究和探索，对于桥梁振动控制技术的研究和发展将会迎来更加广泛的前景。
桥梁结构动力特性分析
桥梁结构动力特性分析桥梁结构是城市交通建设中必不可少的重要组成部分。
为了确保桥梁的安全性和可靠性，在设计和施工过程中，必须对桥梁的动力特性进行充分的分析。
本文将对桥梁结构的动力特性进行详细讨论，包括桥梁结构的固有频率、自由振动、强迫振动以及可能引起的共振现象等。
一、固有频率固有频率是指桥梁结构在没有外力作用的情况下，自身固有特性所具有的振动频率。
桥梁结构的固有频率是通过结构的质量、刚度和几何尺寸来确定的。
一般来说，桥梁的固有频率越高，结构的刚度越大，相应地，结构的稳定性和抗风、抗震能力也会更高。
二、自由振动自由振动是指桥梁结构在受到外力激励之前的自由振动行为。
当桥梁结构受到外力干扰后，会出现固有频率下的自由振动。
自由振动是桥梁在没有外力干扰下的自然振动，也是研究桥梁动力特性的重要基础。
三、强迫振动强迫振动是指桥梁结构在受到外力激励时的振动行为。
在桥梁的正常使用过程中，会受到行车荷载、风力、地震等各种外力的作用，从而引起结构的强迫振动。
通过对桥梁结构的强迫振动进行分析，可以评估结构的动力响应和力学性能。
四、共振现象共振是指外力激励频率与桥梁结构的固有频率非常接近，从而导致结构发生巨大振幅的现象。
共振是桥梁结构动力特性中非常重要和危险的现象，因为共振会导致结构的破坏和失效。
因此，在桥梁设计和施工过程中，必须避免共振的发生。
五、动力特性分析方法为了分析桥梁结构的动力特性，工程师们可以采用多种分析方法。
常见的方法包括模态分析、频率响应分析和时程分析等。
模态分析是通过计算桥梁结构的固有振型和固有频率来进行分析，可以预测结构在不同固有频率下的振动情况。
频率响应分析是通过施加频率变化的外力激励，来分析桥梁结构的响应情况。
时程分析是通过实测或模拟不同的时间历程，来研究桥梁结构在动力加载下的响应和变形情况。
六、桥梁结构动力特性在实际工程中的应用在实际桥梁工程中，准确分析桥梁结构的动力特性对于设计和施工至关重要。
首先，通过分析桥梁的固有频率和自由振动，可以确定结构的稳定性和抗风、抗震能力。
桥梁结构中的自振特性分析与优化
桥梁结构中的自振特性分析与优化桥梁作为人类交通工程中重要的基础设施，其结构设计与安全性一直备受关注。
在桥梁结构中，自振特性是一个重要的考虑因素。
因为自振特性不仅与桥梁结构的稳定性和使用寿命有关，还与桥梁的舒适度和振动响应有紧密的联系。
因此，对桥梁结构中的自振特性进行分析与优化显得尤为重要。
首先，我们需要了解什么是桥梁结构的自振特性。
自振特性是指桥梁在承受外力作用下以自身的固有频率进行振动的特性。
这种自振特性可以导致桥梁结构的破坏，比如共振效应会导致结构的疲劳断裂和损坏。
因此，正确分析桥梁结构的自振特性是保证桥梁结构安全性的关键。
为了分析桥梁结构的自振特性，工程师们通常使用有限元方法。
这种方法通过将复杂的桥梁结构离散为一系列小单元，然后在每个单元上建立一个数学模型，最终将整个结构分析为一个由各个单元组成的系统。
通过对这个系统进行求解，可以得到桥梁结构的固有频率和模态形态等信息。
在分析桥梁结构的自振特性时，我们可以考虑预测结构的固有频率。
固有频率是指桥梁结构在没有外力作用下自己振动的频率。
通过预测固有频率，我们可以了解结构在自振状态下的振动频率范围，从而判断结构是否存在共振的风险。
如果结构的固有频率与外界激励频率相近，就可能引发共振，导致结构的破坏和疲劳断裂。
因此，在设计桥梁结构时，预测固有频率是非常关键的。
此外，我们还可以优化桥梁结构的设计，以改善其自振特性。
在桥梁结构设计中，可以采用一些优化措施来提高结构的固有频率，并减小共振的风险。
例如，可以通过增加结构的刚度来提高固有频率，或者改变结构的几何形状和材料属性，以调整结构的模态分布和频率响应。
此外，还可以通过优化结构的质量分布和分布质量的形状，来改变结构的振动特性。
在进行桥梁结构的自振特性优化时，值得注意的是平衡结构的稳定性和舒适度。
尽管增加结构的刚度可以提高固有频率，但过高的刚度可能会导致结构的不稳定性和振动响应的增加。
因此，在优化桥梁结构时，需要综合考虑结构的强度、刚度和舒适度等因素，以求得一个最优的设计方案。
大跨径钢管混凝土拱桥自振特性分析与动载试验
在无 外力 作用 时 ，同时不考 虑 阻尼 作用 ，结 构
作者简介 ：汤建林 （９８ ，男 ，浙江兰溪人 ，工程师 ，工程硕 士 ， １７ 一） Ｅ—ｍ ｉ ｕｋｔ＠１３ｅｍ。 ａ ：ｌ ｙ ｌ ６ ． ｌ ｃ ｊ ｏ
６
浙 江 交 通 职 业 技 术 学 院学 报
动力 分 析 的无 阻尼 方程 为 ： ［ Ｍ］ ｛｝ ＋ ［ ］ ｛｝ ＝０ ６ Ｋ ｆ ｉ （） １
土。
桥跨结构 的组成体系、各构件的刚度 、质量分布及
支 承条 件等 因素 。拱 桥 的 自振 特性 分析 对合 理地 进
行桥 跨 结构 的抗 震 设计 、抗 风 稳定 性分 析及 车振 分 析等 都 有着 重要 的意 ｙ Ｆ ¨。本 文通 过横 塘港 大桥 自
２ 动 力分 析模 型
测 自振特 性 ，测得 了桥 梁的 自振频 率 、振 型和 阻尼 比 ，并对 实桥 测 试 结果和 计算 结
果进 行 分析 比较 ，得 到横 塘 港 大桥 主桥 在 动力荷 载 下 的实 际工作 状 态 ，以此判 断该
桥 整体 结构 的安 全 承载 能 力和使 用条件 。
关键 词 ：拱桥 ；有 限元 法 ； 自振特 性 ；模 态分析
大 跨 径 钢 管 混 凝 土 拱桥 自振 特 性 分 析 与动 载 试 验
汤 建林 ，宋景 景
（ 浙江省交通运输厅工程质量 监督 局检 测中心 ，杭州 ３ １ １） １２５
摘 要 ：桥 梁结构的 自 振特性是结构动力分析和抗震分析的重要参数。本文通过建 立有 限元 模 型进行 模 态分 析和 动 载试验 ，以获得 大跨 径钢 管混 凝 土拱 桥 的计 算和 实
［］一（ ［ Ｋ ｏ Ｍ］ ＝０ ｉ （） ３
老河口汉江特大桥自振特性分析
换算得来 。为 比较分析 ， 同时计 算了不考 虑桩土相互作 用情
定和验收规范中对桥 梁 的竖 向和横 向 自振 频率 的限值 均有 定的规定。本文 以老河 口汉 江特 大桥为研 究对象 ， 利用大
一
１８ 个单元。其 自 ５２ 振频率 只与结构的刚度和质量有关 。
图 １ 全桥有 限元三维梁单元模型 （ 考虑土影响 ）
图 ４ 第 三 阶 振 型
老河 口汉江桥是 连续 梁特大桥 ， 在分 析整个桥 梁的 自振 特性 时，需同时考虑梁部 、 桥墩和桩 基础 的影 响。模 型同时 考虑了桩土相互作用 ， 将土 的作用 等效 为 弹簧 单元 ， Ｎ Ｙ Ａ ＳＳ
梁桥的 空间力学计算模型 ， 用子 空间迭代法计算 了该桥 梁结构 的 自振周期 和振 型 ， 利 分析 比较 了考虑 土影响
与 不考虑土影响该桥 模态特性的不 同， 算结果可为该桥 的设计 、 工 以及 使 用阶段 的健康 检测 和维护提 供 计 施
技 术参数和依据 。
【 关键词】 连续梁桥 ； 有限元法； 自 振周期； 振型 【 中图分类号】 Ｕ４． １ ４８２ ５
［ ５ 收稚 日期］０５— ０— １ ２０ １ １ ［ 作者简介］ 余浪（９０ ）男 ， １８ 一 ， 湖南株州人， 硕士研 究生。
四Ｊ 建筑 Ｉ ｌ
第２ ６卷 ４期
２ ０ ． ０６８
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减小 。（ ） ２ 不考虑土对桩的约束作用时 ， 因为将墩底 固结 ， 其 前几 阶振 型大多发生 在主梁 上 ， 上 没有 振动 ； 墩 考虑 土对桩 的约束作用时 ， 几 阶振型不光 发生 在 主梁上 ， 前 而且还 发生
汕头海湾大桥整体自振模态的测试与分析
汕头海湾大桥整体自振模态的测试与分析汕头海湾大桥整体自振模态的测试与分析摘要：针对该桥整体模态的脉动法测试，本文阐述了其中的关键测试技术与分析技术，对测试系统的合理组成、采样频率的正确设置进行了详细说明。
在采样频率已经合理设置的条件下如何进一步提高频率分辨率、获取足够的频率分析精度和阻尼分析精度本文也进行了论述。
实测结果表明：相同模态振型的条件下实测频率值大干设计计算值。
关键词：模态振型脉动试验模拟滤波器采样定理一、前言汕头海湾大桥位于汕头港的人海口，大桥全长2500m，其中主桥长760m，采用154＋452＋154（m）三跨双铰预应力混凝土加劲箱梁结构体系，引桥部分除在北副航道处设2孔50m刚构外，其余均为钢筋混凝土多片式T梁，下部结构采用双柱式桥墩。
桥梁设计荷载为汽车一超20级、验算荷载力挂车一120。
大桥具备汽车专用与城市交通双重功能，其中主桥设计车速为60kin／h。
由于该桥是我国第一座现代化的大跨度悬索桥，其设计及施工经验明显不足，而且该桥又处于高密度的车辆荷载作用下，且入海口处的潮汐、台风及海洋性气候对该桥影响也较大。
1999年的台湾大地震也必定影响到该桥，所以对该桥在实际运营条件下动力性能的掌握变得尤为重要。
根据脉动试验获得大型低频桥梁结构的模态参数，被认为是一种可靠的掌握桥梁动力特性的实用方法。
桥梁经过一段使用期以后，如果发生病害或者实际约束状态发生改变，则桥梁结构的频率和振型等固有特性参数必定会发生改变。
这样，根据前后桥梁自振特性实测值的改变，就可以对桥梁的实际状态作出评定。
受汕头海湾大桥有限公司的委托，铁道部科学研究院于1999年11且对大桥进行了首期全面运营监测，本文介绍模态参数测试部分的分析方法与有关结论。
二、该桥用脉动试验法测试、分析结构模态振型过程中的几个关键问题1.主桥实际振动频带的正确估计对一个实际结构，在动态测试之前，应结合结构的构造特点并结合可靠的理论计算结果，对实际可能出现的振动频带分布作出正确的估计，这是非常重要的。
桥梁结构的振动分析
桥梁结构的振动分析桥梁作为重要的交通工程设施，承担着道路、铁路等交通运输的重要任务。
然而，在桥梁使用过程中，会遇到各种自然、人为因素引起的振动问题。
因此，对桥梁结构的振动进行准确分析和评估，对于确保桥梁的安全性和稳定性具有重要意义。
一、振动类型及特点桥梁结构的振动类型可以分为自然振动和强迫振动两种。
自然振动是指桥梁在受到外力作用下所产生的固有频率振动。
桥梁结构具有多个振动模态，每种模态都对应着不同的固有频率。
通过对桥梁结构进行模态分析，可以确定不同频率下的振动模态及其振型，并对其进行评估。
强迫振动是指桥梁在外力作用下发生的非自由振动。
外力包括风、交通荷载、地震等。
这些外力作用于桥梁结构时，会引起桥梁结构的振动响应。
通过对桥梁结构的响应分析，可以评估桥梁在不同条件下的振动响应情况，从而判断桥梁是否满足振动性能要求。
二、振动分析方法在桥梁结构振动分析中，常用的方法包括模态分析、频率响应分析和时程分析。
1. 模态分析模态分析是通过求解桥梁结构的固有振动特性，得到桥梁的振动模态及其固有频率。
通过模态分析可以判断桥梁的固有振动特性，了解桥梁的振动模态及其影响因素，为后续的响应分析提供基础数据。
2. 频率响应分析频率响应分析是利用桥梁结构的模态参数，分析桥梁在外力作用下的振动响应。
通过频率响应分析，可以评估桥梁在不同荷载条件下的振动响应情况，确定振动幅值、位移响应等参数，判断桥梁的安全性。
3. 时程分析时程分析是采用实测的交通荷载、地震波等真实载荷数据，分析桥梁在时变载荷作用下的振动响应。
时程分析可以更为真实地反映桥梁在实际使用条件下的振动响应情况，对于振动响应较为敏感的桥梁结构尤为重要。
三、振动分析的影响因素桥梁结构的振动响应受到多种因素的影响，包括桥梁的几何形状、材料特性、边界约束条件等。
1. 桥梁的几何形状桥梁的几何形状会影响桥梁结构的振动特性。
比如，跨度大的桥梁通常具有更低的固有频率，而拱桥则具有较低的纵向振动频率。
大跨度钢管混凝土拱桥自振特性及地震响应分析的开题报告
大跨度钢管混凝土拱桥自振特性及地震响应分析的开题报告一、选题背景与意义随着国内城市化进程的加速以及公路交通建设的不断加强，大跨度钢管混凝土拱桥作为一种结构性能卓越，造型美观，施工便捷的大型桥梁结构，受到越来越多的关注，成为了目前公路交通建设领域研究的热点之一。
然而，大跨度钢管混凝土拱桥在自然地震等外界因素的作用下，易发生振动、变形等现象，甚至可能导致桥梁塌陷，对人民生命财产安全造成极大威胁。
因此，深入研究大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性及地震响应规律，为其防震安全设计提供科学依据，具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容本文拟以大跨度钢管混凝土拱桥为研究对象，重点探讨其自振特性和地震响应。
具体研究内容如下：1. 对大跨度钢管混凝土拱桥的结构形式进行分析和概述。
2.对大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性进行分析，包括振型、振动频率、振动幅值等参数的计算和分析。
3.建立大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应计算模型，并利用ANSYS等有限元软件进行仿真计算。
4.分析大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应特性，在不同震级、不同地震波类型和不同桥墩间距等影响因素下，研究其震动传递机制，分析并预测其地震响应。
5. 针对大跨度钢管混凝土拱桥地震响应分析的结果，提出相关的防震措施和加固方案。
三、研究方法本文主要采用理论分析、有限元仿真计算和实验测试等多种研究方法，具体内容如下：1.理论分析：通过对大跨度钢管混凝土拱桥结构形式、自振特性和地震响应规律等进行分析，建立相应的理论模型，为实验测试和有限元仿真提供理论依据。
2.有限元仿真计算：利用有限元软件ANSYS等工具，建立大跨度钢管混凝土拱桥地震响应计算模型，并进行相应的仿真计算，以验证理论分析的正确性和准确性。
3.实验测试：利用工业CT、激光测量等先进测试手段，对大跨度钢管混凝土拱桥的结构形态、材料力学性质和振动响应等进行实验测试，为理论分析和有限元仿真提供实验数据。
四、预期成果本文预期将对大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性和地震响应规律进行深入研究，并得到以下成果：1.阐明大跨度钢管混凝土拱桥的结构形式、自振特性和地震响应规律等方面的研究现状和发展趋势。
大跨径悬索桥自振特性及其参数分析
引言 Βιβλιοθήκη 两道横梁， 号塔高 １２２Ｔ 设上、 下三道横梁。 ２ ２ ． Ｉ Ｉ， 中、
在有限元分析时， 加劲梁、 塔柱和塔横梁等简化为非线性空 悬索桥是由加劲梁、 主缆、 吊杆、 桥塔和锚碇等构成的一种重 主缆和吊杆则简化为非线性只受拉索单元， 主梁和吊 要的缆索承重桥梁 ， 具有力线明确、 造型美观和跨越能力大等优 间梁单元， 杆间采用刚性连接， 全桥共有单元 ４６ １ ７ 个。该桥的三维有限元 点 。悬索桥 结构 比较轻柔 ， 因此其振动 特性 与其他桥 梁相 比 ， 直
Ａｔｅ ｔｏ ｓｉ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｘ ｒ ｓ ｗａ ｎ ｅ ｃ ａ ｇ ｔｎ ｉｎ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｅ ｐ ｅ ｓ ｙ ｉ ｔ ｒ ｈ ｎ ｅ
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郑州黄河大桥主桥自振特性分析
收稿日期:2003-03-18;修订日期:2003-06-21 基金项目:河南省自然科学基金资助项目 作者简介:孙增寿(1963-),男,河南三门峡人,副教授,主要从事结构工程抗震方面的研究。
文章编号:100726069(2003)0320129205郑州黄河大桥主桥自振特性分析孙增寿,孙 征,陈 淮(郑州大学土木工程学院,河南郑州450002)摘要:以京珠高速公路郑州黄河大桥主桥为研究对象,采用ANSYS 有限元程序,建立了下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振周期和振型,对桥梁的模态特性进行了分析,计算结果可为该桥的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。
关键词:下承式钢管混凝土拱桥;有限元法;自振周期;振型中图分类号:P315.6 文献标识码:ADynamic analysis of the Yellow River main bridge in ZhengzhouSUN Zeng 2shou ,SUN Zheng ,CHEN Huai(School of Civil Engineering ,Zhengzhou University ,Zhengzhou 450002,China )Abstract :In this paper dynamic behaviour of the Yellow River main bridge in Zhengzhou section of Jingzhu ex 2pressway is studied.The finite element analysis software ANSYS is adopted to set up a three 2dimensional finite element model of a CF T arch bridge of the main bridge.The natural periods and modes of the CF T arch bridge are calculated by using the subspace iteration method.Meanwhile its modal characteristics are analyzed.The cal 2culating results can offer the related technical parameters and basic data for the design certification ,construc 2tion ,health detection and maintenance in working conditions.K ey w ords :through concrete -filled steel -tabular arch bridge ;finite element method ;natural period ;mode 1 概述桥梁结构的自振特性对正确进行桥梁的抗震设计、健康检测和维护具有十分重要的意义,它包括桥梁的自振频率与主振型,是进行结构动力分析和抗震设计的重要参数,也是使用阶段判别桥梁是否存在损伤的基本依据,在桥梁检定和验收规范中对桥梁的竖向和横向自振频率的限值均有一定的规定。
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特大型桥的自振特性分析
摘要：以在建特大型桥（132+230+132m）为工程背景，首先对桥梁的粱体和墩部进行了合理的简化，应用有限元软件ansys，采用壳单元模拟桥身，二维梁单元模拟桥墩，杆单元模拟预应力筋的方法建模，建立分析模型。
其次计算其自振特性，得到桥梁的振动频率和主振型，分析桥梁参数的改变对其自振特性产生的影响。
从而提出，在特大型桥的结构设计中可以通过优化模态参数，避开危险频率带，减小对桥梁结构的破坏性。
关键词：特大型有限元自振特性参数
中图分类号：u448 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）001-001-03
特大型桥一般往往处于交通运输的枢纽，具有刚度大，变形小，经济成本低等优点，在我国城市和公路桥梁中分布极为广泛。
随着理论研究和施工技术的发展，正在向多跨的的方向发展。
近年来这种特大型桥在我国的不断发展和应用。
桥梁结构的动力问题包括桥梁结构的自由振动和桥梁结构的动力响应这两个方面，国内外的学者对这些方面都进行了研究。
大跨度桥梁在移动车辆荷载作用下的结构振动研究也成了普通关注的问题。
在所有桥梁结构振动分析中，必须首先确定结构的固有频率这个结构动力特性，它是研究桥梁动力学的基础。
所以研究桥梁的自振特性具有较大的工程应用价值。
1 模型概要
1.1连续梁模型
桥跨为132m+230m+132m的单箱单室变高度连续箱梁，左墩高54.5m，右墩高109.644m，见图1，整体采用c55混凝土，桥墩墩身采用c40混凝土，弹性模量e=3.25e10pa，密度 =2600kg/m3，泊松比 =0.3。
纵向及横向预应力采用预应力混凝土用纲线
（gb/t5224-1995），弹性模量ey=1.95?？05mpa。
竖向预应力采用直径32mm的40si2mnmov精轧粗钢筋，弹性模量ey=2.0?？05mpa。
运用shell63号壳单元划分箱梁，用beam188号来模拟桥墩，link10号来模拟预应力筋。
对每个桥墩都施加固定端约束（即约束沿x，y，z轴的平动和绕x，y，z轴的转动），最后约束桥身端部，约束桥身端部沿x，y轴的平动和绕x，y轴的转动。
2自振特性分析
2.1根据设计值计算的自振特性
由表1分析可得：由于桥位很高，纵桥向保持一定的柔性对桥梁是有好处的，一般来说，纵桥向刚度在满足桥梁施工、运行稳定性要求的前提下要尽量小；相反大跨度高墩连续刚构桥在横桥向的约束很弱，桥梁在横向不平衡荷载或是风载作用下，易产生扭曲、变位，为了增大其横向稳定性，桥梁的横向刚度应该大一些。
从计算的结果来看。
振型的2，4，6，8，10阶振型均为横向弯曲，为了提高桥梁的侧倾稳定性和旅客的舒适度，必须控制其横向刚度，
本桥横桥向基频计算值f=0.27143hz，满足桥梁检测刚度大于
90/l=0.182 hz的条件，所以原模型简化是合理的。
其横向自振周期为3.68s，满足大跨梁桥横向自振周期限制的规定。
由于该桥采用双肢墩，桥墩很高，所以，第五阶振型主要是高墩的横向弯曲。
在第一，二，三阶振型里，高墩和矮墩都只是产生横向移动，不出现弯曲。
从第四阶振型起，高墩产生横向弯曲。
矮墩是到了第十阶才开始产生横向弯曲。
2.2改变参数后的自振特性分析
由表1可以看出：改变桥身端部的约束条件对桥梁的自振频率影响非常大。
设计值的约束条件是约束两端部x，y方向的平动和转动。
现在把两端部施加固定端约束，所得到第一阶到第八阶频率是设计值所得频率的2-3倍，第九阶和第十阶和设计值很接近。
在桥身底板中部添加多余预应力筋，在静力方面它对箱梁的刚度贡献要大于对自重的影响，与设计值相比，频率非常接近。
所以通过在在桥身中部底板增加多余横向筋对桥梁每阶的频率影响不是很大。
由表2和图3可以看出：在改变桥梁刚度，对桥梁的第二阶自振频率影响不大，对其他自振频率影响较大。
特别是对高阶的自振频率影响最大。
由表3和图4可得：改变桥墩刚度时，对每阶自振频率都有较大影响（第一，三阶除外）。
由图4可得：改变钢筋刚度，对各阶自振频率影响均不大。
在设计桥梁时，可以结合这些变化规律，合理调整各个部位的
刚度值，在确保在成桥安全变形位移值的范围内，以及造价等经济因素等综合考虑。
从而避开危险频率带，减小对桥梁结构的破坏性。
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