鸭绿江悬索桥动力特性分析
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造 ） 。
・
２ ２・
北 方 交 通
２ １ ００ຫໍສະໝຸດ 单元 ， 吊索采用 桁架单元 。 对 于 边界 约束 条件 ， 索塔 基础 和主缆 锚碇 散 索 鞍锚 固采用 固结 ， 吊索 和主梁采用 刚性连 接 ， 主缆 和
表 １ 鸭绿 江 大 桥 动 力 特 性 前 ２ Ｏ阶振 型 频 率 和 描 述
振型 自振频率 周期 振 型描 述
／ 阶次 ／ ｚ Ｈ １ ０ ０２ ９ ２ ． ５ ８ 主跨 主缆主梁横弯 １阶 ．４９ ８ ３ ２６
索塔顶采用竖直 、 水平 同位移约束 的处理方式 （ 成 桥状态 ） 。主梁与索塔横梁采用水平、 竖直方向同 位移约束， ｘ方向约束扭转。伸缩缝采用主梁梁端 施加弹性约束处理的方式。
第１ ２期
北 方 交 通
・ ｌ ２ ・
鸭 绿 江 悬 索桥 动 力 特 性 分 析
屈 国
（ 宁 省 交 通 规划 设 计 院 ， 阳 辽 沈 １０６ ） １ １６
摘
要 ： 绍了鸭绿江大桥 悬索桥设计 ， 以有限位移理论 为基础 ， 介 并 通过迭代算法计算 悬索桥 主缆的初始平衡
主跨 主缆主梁竖弯 １ 阶 主跨主缆主梁竖弯 ２ 阶 主跨主缆主梁横弯 ２阶 主跨主缆反向横弯 １阶 主跨主缆同向横弯 １阶 ＋主梁扭转
幽３
３ 悬索桥动 力特性分 析
８ ９ １ ０ １ １ １ ２ １ ３ １ ４ １ ５ １ ６ １ ７
０ ０３ ５ １． ９３ ．８３ ９ １９ ６０ ０ １ １５ ．６ ５２ ．０ ０ ９ １ ５０ ９ ０ １５ ８ ８ ６６ ５ ． １３ ７ ．６４ ３ ０ １２ ３ ７ ０５ ９ ．４ ７ ５ ．０ ９ ９ ０ １４ ９ ６ ４５ ６ ．５ １６ ．８２ ３
图 １
大桥 主跨采用 １８ ｍ跨径 ， １０ 矢跨 比 １ １ 。锚碇 ／０
采用 重力式 锚碇 ， 应 力锚 固系统 。考 虑 实 际地 形 预
和水 文条件 ， 中朝 两侧 锚碇 均 布 置 在 鸭绿 江 堤坝 内
侧， 便于施工 和养 护 、 防洪 。 索塔采 用 门式箱 型截 面混凝 土塔 ， 置上 、 设 下横 梁各 一道 。索塔 全高 １８４ｍ， 变截 面箱型 结构 。 ６．０ 为
桥梁主桥 采 用 主跨 １ ８ ｍ 的双 塔 双 索 面单 跨 钢箱 １０ 梁悬索 桥 ， 门型索 塔 ， 孑 群桩基 础 。主桥桥 孑 布置 钻 Ｌ Ｌ 为（ ５ ３ ４＋１８ ３ ４ ｍ， １０＋ ５ ） 主桥 桥 梁全 长 １ ８ ｍ， ８ ８ 引桥 采用 ３ ｍ、０ 预应 力 连续 箱 梁 。 主桥 桥 梁 总体 布 ０ ５ｍ 置示 意 图见 图 １ 单位 ：ｍ） （ ｃ 。
中、 下塔柱 尺 寸为 ８×６ ～１ ． ｍ ０ ０×９ ０ 上 塔 柱 尺 ． ｍ，
图２
２ 悬 索桥设 计与模 型建 立
悬 索桥计 算一般 根据 成桥恒 载计算 成桥 阶段 主 缆 结构 的初始平 衡 状 态 ， 是一 个 反 复多 次 迭代 的 这 计算 过程 ， 直到 结构 位移趋 于收敛 ， 然后将 初始结 构 平衡 状态 内力转 换为 结构初 始几 何刚度 进行结构 其 他方 面如 活载作 用 、 度等 的计算 分析 。 温 鸭绿江悬 索桥 的模 型采 用三维 空间模 型 。主缆 采用 索单元 ， 索塔 采用 梁单元 ， 主梁采用 单脊梁梁 钢
１ 工程概 况
吊索采 用标 准强 度 １７ＭＰ 直 径 ５ ６０ ａ ｍｍ镀 锌 钢 丝成 品 吊索 ， 吊索 每索 夹节 点 ２根 ， 采用销接 式索夹 结构 ， 准 吊索 采用 ５—１３型号 ， 吊索 采 用 ５— 标 ６ 边
２ １型号 。主 跨 吊索 间 距 索 塔 附 近 为 ２ ｍ， 准 索 １ ２ 标
全 桥共 ６２个单元 ， 中索单元 ２ ８个 ， 单元 ０ 其 ２ 梁 ２０个 ， 架 单元 １４个 。全 桥 结构 有 限元计 算 模 ３ 桁 ４
型如 图 ３ 。
２ ０ ０６ ０ １． ５２ 主跨 主梁 纵 漂 １阶 ．５０ ０ ７ ８ ７ １
３ ４ ５ ６ ７
距 １ ｍ。 ６
鸭绿 江大桥 为中 国 一 鲜两 国边境跨 越鸭绿 江 朝
的一座大 型桥梁 ， 于辽 宁省 丹 东市 鸭绿 江人 海 口 位 处 。在施工 图设计 方 案研 究 阶段 ， 供 选 择 的桥 型 可 有 双塔单跨悬 索 桥 （ 主跨 １ ８ ｍ） 双塔 ７跨 斜 拉 桥 ０ 、 １ （ 主跨 ６ ６ 、 箱肋 拱 桥 （ 跨 ５ ０ 、 ３ ｍ） 钢 主 ０ ｍ） 钢桁 肋拱 桥（ 主跨 ５ ０ 等桥 型 ， 文 就 悬 索 桥 方 案进 行 了 ０ ｍ） 本
寸为 ８Ｘ ｍ。横梁 尺寸高宽 为 ７０× ．ｍ。基 础采 ６ ． ８０ 用群桩基 础 ， 塔 ４ 单 Ｏ根 直 径 ２ ５ 钻 孔 灌 注 桩 基 ．ｍ
础。
主梁 采 用 扁 平 钢 箱 梁 截 面 ， 板 采用 Ｑ ４ ｑ 钢 ３５ Ｅ
钢。钢箱梁 高度 ３ ０ 全宽 ２ ． ｍ（ ． ｍ， ９ １ 不含抗 风构
状 态并 以此为基础建立全桥 结构有限元计算模型 ， 分析成桥状 态下的结构动力特性 。
关键词 ： 鸭绿江悬索桥 ； 有限元 ； 特征值 分析
中图 分 类 号 ：４ １ Ｕ ４ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ ３— ０ ２ ２ １ ） ２— ０ １ ０ １７ ６ ５ （ ００ １ ０２ — ３
一
主缆 采 用标 准 强度 １７ ＭＰ ６ ０ ａ的镀 锌钢 丝 ， 每股 ９ 丝 ， 缆 共 １０股 ， ３ ５ １ 单 ５ １ ６ ０丝 ， 用 双 主 缆 结 构 。 采 主缆和 索 股 断 面 如 图 ２ 。主 缆 架 设 采 用 Ｐ ＷＳ方 Ｐ
法。
定 的设 计研究 并计算 了其动 力特性 。悬索 桥方案
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北 方 交 通
２ １ ００ຫໍສະໝຸດ 单元 ， 吊索采用 桁架单元 。 对 于 边界 约束 条件 ， 索塔 基础 和主缆 锚碇 散 索 鞍锚 固采用 固结 ， 吊索 和主梁采用 刚性连 接 ， 主缆 和
表 １ 鸭绿 江 大 桥 动 力 特 性 前 ２ Ｏ阶振 型 频 率 和 描 述
振型 自振频率 周期 振 型描 述
／ 阶次 ／ ｚ Ｈ １ ０ ０２ ９ ２ ． ５ ８ 主跨 主缆主梁横弯 １阶 ．４９ ８ ３ ２６
索塔顶采用竖直 、 水平 同位移约束 的处理方式 （ 成 桥状态 ） 。主梁与索塔横梁采用水平、 竖直方向同 位移约束， ｘ方向约束扭转。伸缩缝采用主梁梁端 施加弹性约束处理的方式。
第１ ２期
北 方 交 通
・ ｌ ２ ・
鸭 绿 江 悬 索桥 动 力 特 性 分 析
屈 国
（ 宁 省 交 通 规划 设 计 院 ， 阳 辽 沈 １０６ ） １ １６
摘
要 ： 绍了鸭绿江大桥 悬索桥设计 ， 以有限位移理论 为基础 ， 介 并 通过迭代算法计算 悬索桥 主缆的初始平衡
主跨 主缆主梁竖弯 １ 阶 主跨主缆主梁竖弯 ２ 阶 主跨主缆主梁横弯 ２阶 主跨主缆反向横弯 １阶 主跨主缆同向横弯 １阶 ＋主梁扭转
幽３
３ 悬索桥动 力特性分 析
８ ９ １ ０ １ １ １ ２ １ ３ １ ４ １ ５ １ ６ １ ７
０ ０３ ５ １． ９３ ．８３ ９ １９ ６０ ０ １ １５ ．６ ５２ ．０ ０ ９ １ ５０ ９ ０ １５ ８ ８ ６６ ５ ． １３ ７ ．６４ ３ ０ １２ ３ ７ ０５ ９ ．４ ７ ５ ．０ ９ ９ ０ １４ ９ ６ ４５ ６ ．５ １６ ．８２ ３
图 １
大桥 主跨采用 １８ ｍ跨径 ， １０ 矢跨 比 １ １ 。锚碇 ／０
采用 重力式 锚碇 ， 应 力锚 固系统 。考 虑 实 际地 形 预
和水 文条件 ， 中朝 两侧 锚碇 均 布 置 在 鸭绿 江 堤坝 内
侧， 便于施工 和养 护 、 防洪 。 索塔采 用 门式箱 型截 面混凝 土塔 ， 置上 、 设 下横 梁各 一道 。索塔 全高 １８４ｍ， 变截 面箱型 结构 。 ６．０ 为
桥梁主桥 采 用 主跨 １ ８ ｍ 的双 塔 双 索 面单 跨 钢箱 １０ 梁悬索 桥 ， 门型索 塔 ， 孑 群桩基 础 。主桥桥 孑 布置 钻 Ｌ Ｌ 为（ ５ ３ ４＋１８ ３ ４ ｍ， １０＋ ５ ） 主桥 桥 梁全 长 １ ８ ｍ， ８ ８ 引桥 采用 ３ ｍ、０ 预应 力 连续 箱 梁 。 主桥 桥 梁 总体 布 ０ ５ｍ 置示 意 图见 图 １ 单位 ：ｍ） （ ｃ 。
中、 下塔柱 尺 寸为 ８×６ ～１ ． ｍ ０ ０×９ ０ 上 塔 柱 尺 ． ｍ，
图２
２ 悬 索桥设 计与模 型建 立
悬 索桥计 算一般 根据 成桥恒 载计算 成桥 阶段 主 缆 结构 的初始平 衡 状 态 ， 是一 个 反 复多 次 迭代 的 这 计算 过程 ， 直到 结构 位移趋 于收敛 ， 然后将 初始结 构 平衡 状态 内力转 换为 结构初 始几 何刚度 进行结构 其 他方 面如 活载作 用 、 度等 的计算 分析 。 温 鸭绿江悬 索桥 的模 型采 用三维 空间模 型 。主缆 采用 索单元 ， 索塔 采用 梁单元 ， 主梁采用 单脊梁梁 钢
１ 工程概 况
吊索采 用标 准强 度 １７ＭＰ 直 径 ５ ６０ ａ ｍｍ镀 锌 钢 丝成 品 吊索 ， 吊索 每索 夹节 点 ２根 ， 采用销接 式索夹 结构 ， 准 吊索 采用 ５—１３型号 ， 吊索 采 用 ５— 标 ６ 边
２ １型号 。主 跨 吊索 间 距 索 塔 附 近 为 ２ ｍ， 准 索 １ ２ 标
全 桥共 ６２个单元 ， 中索单元 ２ ８个 ， 单元 ０ 其 ２ 梁 ２０个 ， 架 单元 １４个 。全 桥 结构 有 限元计 算 模 ３ 桁 ４
型如 图 ３ 。
２ ０ ０６ ０ １． ５２ 主跨 主梁 纵 漂 １阶 ．５０ ０ ７ ８ ７ １
３ ４ ５ ６ ７
距 １ ｍ。 ６
鸭绿 江大桥 为中 国 一 鲜两 国边境跨 越鸭绿 江 朝
的一座大 型桥梁 ， 于辽 宁省 丹 东市 鸭绿 江人 海 口 位 处 。在施工 图设计 方 案研 究 阶段 ， 供 选 择 的桥 型 可 有 双塔单跨悬 索 桥 （ 主跨 １ ８ ｍ） 双塔 ７跨 斜 拉 桥 ０ 、 １ （ 主跨 ６ ６ 、 箱肋 拱 桥 （ 跨 ５ ０ 、 ３ ｍ） 钢 主 ０ ｍ） 钢桁 肋拱 桥（ 主跨 ５ ０ 等桥 型 ， 文 就 悬 索 桥 方 案进 行 了 ０ ｍ） 本
寸为 ８Ｘ ｍ。横梁 尺寸高宽 为 ７０× ．ｍ。基 础采 ６ ． ８０ 用群桩基 础 ， 塔 ４ 单 Ｏ根 直 径 ２ ５ 钻 孔 灌 注 桩 基 ．ｍ
础。
主梁 采 用 扁 平 钢 箱 梁 截 面 ， 板 采用 Ｑ ４ ｑ 钢 ３５ Ｅ
钢。钢箱梁 高度 ３ ０ 全宽 ２ ． ｍ（ ． ｍ， ９ １ 不含抗 风构
状 态并 以此为基础建立全桥 结构有限元计算模型 ， 分析成桥状 态下的结构动力特性 。
关键词 ： 鸭绿江悬索桥 ； 有限元 ； 特征值 分析
中图 分 类 号 ：４ １ Ｕ ４ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ ３— ０ ２ ２ １ ） ２— ０ １ ０ １７ ６ ５ （ ００ １ ０２ — ３
一
主缆 采 用标 准 强度 １７ ＭＰ ６ ０ ａ的镀 锌钢 丝 ， 每股 ９ 丝 ， 缆 共 １０股 ， ３ ５ １ 单 ５ １ ６ ０丝 ， 用 双 主 缆 结 构 。 采 主缆和 索 股 断 面 如 图 ２ 。主 缆 架 设 采 用 Ｐ ＷＳ方 Ｐ
法。
定 的设 计研究 并计算 了其动 力特性 。悬索 桥方案