采用Ernst公式计算斜拉桥拉索振动特性的精度分析

斜拉桥拉索的动力特性是建立在斜拉桥的静力分析的基础上的。在静力分析中,几何非线性明显的索经常通过Ernst公式线性化成二力杆,但是,在动力分析中,很少有人研究过Ernst公式的精度。编制了基于弹性悬链线单元的斜拉索的非线性有限元分析程序,该程序可以一根索的任何一个参数值为已知条件来确定索的状态,研究了斜拉索不同张拉阶段索的频率和振型特性,并比较了Ernst公式计算拉索动力特性的精度和适用范围。

斜拉桥斜拉索有限元模拟方法的比较

模拟斜拉索的单元主要有Ernst公式修正弹性模量的杆单元和悬链线单元。后者是非线性单元,比前者计算精度更高,但计算效率稍低。为了能够兼顾精度和效率,以浩吉(浩勒报吉—吉安)铁路洞庭湖特大桥主桥为对象建立有限元模型,对比分析2种单元的内力、刚度和不同工况的计算结果。结果表明:斜拉索应力越小,索越长,2种单元的张拉力角度越大,但单元刚度相差不大;斜拉索应力越小,斜拉索应力变化引起斜拉索刚度的变化越大。施工过程中斜拉索应力较小或变化较大时,建议采用悬链线单元模拟斜拉索;斜拉桥成桥后采用Ernst公式修正弹性模量的杆单元能够得到精度较高的结果。