湖北燕矶长江大桥动力特性研究

湖北燕矶长江大桥为主跨1860 m的双层桥面钢桁梁悬索桥,采用内外缆不同垂跨比四主缆布置方式,内主缆跨度布置为(550+1860+450)m,跨中垂度142.445 m,垂跨比1/13.058;外主缆跨度布置为(510+1860+410)m,跨中垂度153.345 m,垂跨比1/12.130。为研究这种新型大跨悬索桥的动力特性,采用ANSYS软件建立大桥成桥状态有限元模型,在内缆垂跨比不变的前提下,仅改变外缆垂跨比,分别取1/13.058、1/12.700、1/12.400、1/12.130(最终方案)、1/11.800、1/11.500、1/11.200,探讨桥梁动力特性随外缆垂跨比的变化规律,并分析主缆锚固方式对桥梁动力特性的影响,最后对四主缆最终方案与不同垂跨比[1/13.058,1/12.130]双主缆方案的动力特性进行对比分析。结果表明:外缆垂跨比从1/12.700增大至1/11.500,可使桥梁侧向刚度和扭转刚度有所提升;桥梁一阶反对称和正对称竖弯自振频率随外缆垂跨比的增大而表现出先增大后减小的规律,其中一阶正对称竖弯自振频率以四主缆最终方案为最大;主缆锚固方式对桥梁动力特性影响很小;四主缆最终方案较垂跨比在[1/13.058,1/12.130]范围内的双主缆方案具有更高的竖向刚度。综合分析表明,在塔高受限条件下采用内缆垂跨比1/13.058、外缆垂跨比1/12.130的四主缆方案具有更优的动力特性。