简支T梁桥动力特性分析

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简支T梁桥动力特性分析

作者：赵梓霖隋沂真王绍全申杨凡

来源：《建材发展导向》2015年第01期

摘要：运用对某20m简支T梁桥建立有限元模型并进行模态分析，得到其前4阶模态的频率、周期、振型特点，发现20m简支T梁桥的自振特性较好，桥梁横截面抗扭刚度大且不易发生横向弯曲的振型，其主要振型是以竖向弯曲为主，所得结论可为简支梁桥抗震设计提供依据。

关键词：简支T梁；动力特性；ansys

简支T梁桥是公路桥梁中最常见的桥型之一，其静动力分析一直是桥梁设计中最关键的问题。模态分析是研究结构动力响应的基础，本文通过对20m简支T梁的模态分析，得到其动力特性，为相关结构的抗震设计提供参考。

1 计算模型

某公路简支T梁桥跨径20m，桥面宽4.8m，梁高0.78m，整桥共设7道横隔板，其单个T 形梁的横截面图如图1

运用ansys12对简支T梁桥建立计算模型，模型采用beam188梁单元，模型建立以后划分单元网格并施加约束，根据桥梁边界按照简支梁约束处理，对桥梁施加自重作用。建立的有限元计算模型如图2。

2 模态分析

将多自由度结构体系转化的单自由度结构体系的叠合称之为模态，模态分析是了解结构动力特性并以此分析结构动力响应的重要方法。模态分析是了解结构动力特性并以此分析结构动力响应的基础。多自由度结构体系的自振动力微分方程如下式

式中的[M]是结构质量矩阵，[C]是结构阻尼矩阵，[K]是结构刚度矩阵，y表示加速度列向量，y表示速度列向量，y表示位移列向量。将上式进行转化，可以得到矩阵方程的特解可以表示为如下形式：yi=Aisin（wt+φ），式中Ai表示振动幅度，w表示自振频率，因此可以通过进行模态分析以得到结

在有限元软件ansys中对结构进行模态分析有多种方法，本例运用Subspace法计算出简支T梁桥前4阶自振频率以及振型图，取其典型振型图如图3。表1为该桥自振频率及振型特点。