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波形钢腹板PC简支箱梁桥的扭转振动频率分析
Analysis the Torsional Vibration Frequencies of PC Box Girder Bridge with Corrugated Steel Webs
  
DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2017.04.021
中文关键词:  波形钢腹板;组合箱梁;扭转振动频率;模型试验;有限元分析
英文关键词:corrugated steel web; composite box girder; torsional vibration frequency; model test; finite element analysis
基金项目:国家自然科学基金资助项目(51368032);中国博士后科学基金资助项目(2014M562103);甘肃省高等学校科研资助项目(2015A-053);兰州交通大学优秀平台资助项目(201601)
作者单位
冀伟1,蔺鹏臻1,邓露2,刘世忠1,李爱军1 (1.兰州交通大学土木工程学院,兰州730070)(2.湖南大学土木工程学院,长沙410082) 
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中文摘要:
      为精确计算波形钢腹板预应力混凝土(prestressed concrete, 简称PC)简支箱梁桥的扭转振动频率,在考虑箱梁自由扭转扭矩与约束扭转扭矩的基础上,运用D′Alembert 原理推导了波形钢腹板PC箱梁桥的扭转振动频率方程,给出了与该桥型扭转振动频率求解相关的极惯性矩、扭转常数及扇形惯性矩的计算方法,并根据简支梁的边界条件求得了该桥型扭转振动频率的计算公式。制作了波形钢腹板PC简支试验梁,对其进行了动力特性测试获得自振频率和振型,在建立试验梁的ANSYS有限元模型时提出波形钢腹板与混凝土翼板实现刚性连接的方法,结合试验梁的实测值和有限元计算值验证了波形钢腹板PC简支箱梁桥扭转振动频率计算公式的正确性。分析了自由扭转扭矩和约束扭转扭矩单独作用时对波形钢腹板PC简支箱梁桥扭转振动频率的影响,研究表明,约束扭转扭矩对其扭转振动频率的影响较大,而自由扭转扭矩对其扭转振动频率的影响很小。
英文摘要:
      In this study, in order to accurately calculate the torsional vibration frequencies of box girder bridge with corrugated steel webs(CSWs), the formulas of polar moment of inertia, torsion constant and warping torsion of box girder with CSWs are proposed. Torsional vibration frequency equation of the box girder with CSWs is deduced based on the D'Alembert's principle considering the Saint-Venant torque and warping torque. The formula of torsional vibration frequency is obtained according to the boundary conditions of simply supported girder. Then, the scaled girder model is fabricated, and dynamic test is carried out to obtain the natural frequencies and corresponding mode shapes of the scaled girder model. In the finite element model of the PC box girder bridge with CSWs, the method of the rigid connection between the corrugated steel webs and concrete flanges is proposed. Comparison between the results of the indoor model test and ANSYS finite element analysis verify the effectiveness of the formula. Finally, the effects of the Saint-Venant torque and warping torque on the torsional vibration frequencies on simply supported composite box girder bridge with CSWs are analyzed. The results show that the warping torque has significantly effects on the torsional vibration frequencies of this type of bridge, while the Saint-Venant torque has little effects.
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