本發(fā)明涉及斜拉橋動力特性分析技術領域，提供一種基于FEA的斜拉橋動力特性分析方法，首先建立待分析斜拉橋的有限元模型；然后改變有限元模型的邊界條件，構建半漂浮體系、漂浮體系、塔梁固結體系斜拉橋的有限元模型；接著在有限元模型中加入多種靜力載荷工況，采用多重Ritz向量法得到每種結構體系斜拉橋的各階自振頻率，分析結構體系與斜拉橋自振頻率間的關系；然后構建每種結構體系斜拉橋的無輔助墩有限元模型，分析有無輔助墩與斜拉橋各階自振頻率間的關系；最后構建待分析斜拉橋的不同鋼混比下的有限元模型，分析鋼混比與待分析斜拉橋各階自振頻率間的關系。本發(fā)明能夠對斜拉橋的整體動力特性進行分析，而且效率高、結果準確性高。

技術領域

本發(fā)明涉及斜拉橋動力特性分析技術領域，特別是涉及一種基于FEA的斜拉橋動力特性分析方法。

背景技術

斜拉橋以其對材料的充分利用和快速的施工速度已經成為最經濟和美觀的橋梁型式之一。隨著使用年限的增加，橋梁結構會出現(xiàn)不同程度的損傷和破壞，對斜拉橋進行動力特性分析，以了解不同結構體系和結構參數(shù)對結構自振頻率的敏感程度，對改善斜拉橋的狀況具有重要意義。

現(xiàn)有的斜拉橋動力特性分析方法中，缺少對其整體動力特性的分析，而且大都采用理論解析方法，也即將橋梁結構體系進行簡化，然后通過在數(shù)學中求解解析方程來求解，其分析效率低下、分析結果不夠準確。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種基于FEA的斜拉橋動力特性分析方法，能夠對斜拉橋的整體動力特性進行分析，而且效率高、結果準確性高。

本發(fā)明的技術方案為：

一種基于FEA的斜拉橋動力特性分析方法，所述斜拉橋包括主塔、主梁和墩柱，其特征在于，包括下述步驟：

步驟1：收集待分析斜拉橋的設計圖紙、施工記錄、竣工驗收資料、監(jiān)理日志及歷次養(yǎng)護維修資料，利用有限元軟件Midas/civil來建立待分析斜拉橋的有限元模型；

步驟2：在待分析斜拉橋的有限元模型的基礎上，改變待分析斜拉橋的有限元模型的邊界條件，構建三種結構體系斜拉橋的有限元模型，所述三種結構體系斜拉橋為半漂浮體系斜拉橋、漂浮體系斜拉橋、塔梁固結體系斜拉橋；

步驟3：在每種結構體系斜拉橋的有限元模型中，均加入靜力載荷工況，并采用多重Ritz向量法得到每種結構體系斜拉橋的前10階振型圖和各階自振頻率，通過比較不同結構體系斜拉橋的各階自振頻率得到斜拉橋結構體系與斜拉橋自振頻率間的關系，通過比較不同結構體系斜拉橋的縱漂振型出現(xiàn)的時間得到斜拉橋結構體系與斜拉橋縱向剛度間的關系；

步驟4：在每種結構體系斜拉橋的有限元模型的基礎上，構建每種結構體系斜拉橋的無輔助墩有限元模型，在每種結構體系斜拉橋的無輔助墩有限元模型中均加入與步驟3中相同的靜力載荷工況，并采用多重Ritz向量法得到每種結構體系斜拉橋無輔助墩時的10階振型圖和各階自振頻率，通過比較每種結構體系斜拉橋有無輔助墩時的各階自振頻率得到有無輔助墩與斜拉橋各階自振頻率間的關系。

所述步驟3中，所述靜力載荷工況包括自重、T1-T28、混凝土箱梁橫隔板、系統(tǒng)升溫、系統(tǒng)降溫、斜拉索升溫、斜拉索降溫、二期恒載、鋼束預應力、正溫度梯度、負溫度梯度、支座反力、壓重、吊機、縱向正風、橫向正風、縱向負風、橫向負風、鋼錨箱、引橋恒載、引橋汽車、引橋有軌電車、引橋人群、引橋梯度升溫、引橋梯度降溫、引橋沉降荷載，所述靜力載荷工況中的所有工況同時加入。

所述待分析斜拉橋為半漂浮體系獨塔混合梁斜拉橋，所述待分析斜拉橋的主梁為混合箱型梁、主跨為全鋼箱梁、次邊跨為鋼箱梁、邊跨為預應力混凝土箱梁。