桥墩对曲线连续梁桥自振特性的影响
高桥墩刚度对桥梁抗震特性的影响研究
高桥墩墩 体 自重大 ， 度大 ， 柔 阻尼小 ， 顶还要 承载上 部结 构荷载 和车辆 荷载 ， 成一个对 于承受 水 墩 形
平作 用力 ， 别是 对抗震不 利 的倒 摆式结 构 ｌ ， 图 １ 特 ２如 一 所示 。
中图分类 号 ： Ｕ ４ ．２ ４ ３ ２ 文 献标识码 ： Ａ
随着 我 国西南 、 西北 山 区公 路和铁 路 的兴建 ， 由于其地形 、 地貌条 件 ， 得越来 越多 的高墩在 这些地 使 区得到广 泛应用 。 由于Ｌ区地 形复杂 ， 陡 山高 ， 多桥梁不 得不跨 越河谷 、 沟 ， Ｉ Ｊ 坡 很 深 有许 多采用跨 径不等 的简支梁桥 或者 多跨连续 梁桥 ， 桥墩 高度往往 达到 数 十米 ， 其 以后 随着 高 等级公 路 的兴建 ， 高桥 墩 的应
在 纵 向地 震 动作 用 下 ， 为一 个 整体 的耦连 作 体系， 当桥墩 的高 度不太 大 ， 相邻桥 墩高度 变化 又 不太显 著时 ， 仅考 虑 体 系 的基 本 振 型 已有 足 够 的 精度 。当桥墩 的高 度较 大 时 ， 除 了基 本 振 型 以 则
外， 还要考虑 第二类 振型 的影响 。对于特 高桥墩 ，
用 还会越来 越多 。 桥梁结 构能 否满足抗 震设计 的要求 ， 关键是 结构 体系 的选 择是 否正 确 。桥 梁设 计 经 常受 到很 多 因
素 的制约 ， 比如桥 宽 、 桥跨 数 、 长 、 桥 几何 约束等会 受 到交通 流量 和地 形 地貌 的限制 ， 在抗 震 概念 设计 中 有 时候 无法对 这些 因素进行 修正 ， 而桥墩 型式却 比较 灵活 ｌ 。桥 墩 型式 的改 变使 桥 墩 的刚 度也 相应 发 ｌ 生改 变 ， 而桥 墩刚度 的改变 也会对 全桥 的刚度产 生影 响 ， 而 影响 全桥 的抗 震 特性 ， 自振 频 率等 。 因 进 如
连续梁矫的自振特性分析
０７ ．６ ８ ５
０９ １ ． ２ ２ ０９ ２ ． ２ ７ １ ６８ ． ７ ０ １１６ ． ６ ４
横 弯
横 弯 横 弯 横 弯 纵 弯
◎
图 ２主 桥 桥 墩 截 面 示 意 图 ２２ 算 分 析 ．计 （ ） 立 计 算 模 型 １建 有 限 元 分 析 结 果 的 好 坏 与 模 型 建 立 的 好 坏 有 直 接 的关 系 。 在 建 立 有限元模型时应着重于结构的刚度 、 质量和边界条件的模拟 。 根 据 托 克 托 准 格 尔 黄 河 特 大 桥 的结 构 特 点 ，在 建 模 时采 用 了 梁 单 元、 主从单元 、 弹簧单元。桥梁的主梁 、 桥墩以及承台和桩基均采用梁单 元； 支座采用主从 单元 、 地基对桩基的作用采用弹簧单元模拟 。同时 ， 为 考虑桩 一 土相 互作 用 ， 建立 了两个计 算模型 ： 模型 Ａ与模型 Ｂ 如图 ４ （ 、
２１工 程 概 况 ．
图 ５模型 Ｂ （） ２ 计算结 果 表 １计算模 型的前 １ ０阶 自振频率
阶 次
计算模 型 Ａ 频率（ ｚ Ｈ） 振型
纵 弯 横 弯 横 弯
计算模型 Ｂ 频率（ ） Ｈｚ
０４ ４ ． ２ ８ ０６ ２ ． ２ ７ ０７ ２ ． ５ ２
图 １ 托克托准格尔黄河特大桥主桥立面示意 图
墩底 截面网 墩 中 部截面图
【 ６
７ ８ ９ １ ０
２３结 论 ．
１ｌ ．１ ５ １
１ ６６ ． ｌ ５ １Ｏｌ ． ７ ６ １ ４６ ． ６ ６ １７ ｌ ．Ｏ ４
横 弯
横 弯 横 弯 横 弯 横 弯
分析的基础。 结 构 动 力 分 析 的 首 要 目 的是 对 已 知 结 构 计 算 它 在 给 定 的 时 间 变 化
不同设计参数下刚构-连续组合曲线梁桥地震响应敏感性分析
（ 西 南交通 大学 土木 工程 学院 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
摘
要： 结合 大跨 、 高墩 、 长联 曲线铁路 梁桥 的工程 实例 ， 利用大型通 用有限元软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ， 采用反应谱的分析方 法， 给 出了
该桥在 不同的曲线半径、 桥墩墩 高、 墩 梁约束方 式下的 自振频率和振 型 ， 分别按 纵桥 向和横桥 向的激励方式 ， 分析 了中跨跨 中位移 ， 墩 顶位 移及墩底 弯矩 随设计参数变化的规律 。结果表 明： 自振 频率受桥墩墩 高和墩 梁连接方 式的影响较 大， 受曲
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ａ ｌ ｏ ｎ ｇ—ｓ ｐ ａ ｎ，ｈ ｉ ｇ ｈ—ｐ ｉ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｍｕ ｌ ｔ ｉ —ｓ ｐ ａ ｎ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ，ｉ ｔ ｉ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｖ ｉ － ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｒ ａ ｄ ｉ ｕ ｓ ｅ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｏ ｆ ｐ ｉ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ｉ ｅ ｒ —ｂ ｅ ａ ｍ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ｗａ ｙ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ｏ ｆ ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ ． Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ — ｔ ｒ ｕ ｍ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｕ ］ ｅ ｓ ｖ ａ ｒ ｙ ｉ ｎ ｇ ａ ｌ ｏ ｎ ｇ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｏ ｆ ｐ ｉ ｅ ｒ ｂ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍ ，ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ － ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｐ ｉ ｅ ｒ ｔ ｏ ｐ ａ ｎ ｄ ｇ ｉ ｒ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ ｓ ｐ ａ ｎ ｂ ｙ ｌ ｏ ｎ ｇ ｉ ｔ ｕ ｄ ｉ ｎ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ ｉ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｉ ｖ ｅ ｗ ａ ｙ ｓ ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｅ ｒ ｈ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ａ ｎ ｄ ｐ ｉ ｅ ｒ— — ｂ ｅ ａ ｍ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ｗａ ｙ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ａ ｂ ｉ ｇ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
铁路桥梁的抗震设计与分析
铁路桥梁的抗震设计与分析铁路作为现代交通运输的重要方式，其桥梁的安全性至关重要。
在地震等自然灾害面前，铁路桥梁需要具备足够的抗震能力，以保障铁路运输的畅通和乘客的生命财产安全。
本文将对铁路桥梁的抗震设计与分析进行详细探讨。
一、铁路桥梁抗震设计的重要性铁路桥梁通常跨越河流、山谷等地形，是铁路线路中的关键节点。
一旦在地震中受损，不仅会导致铁路运输中断，还可能引发次生灾害，造成巨大的经济损失和社会影响。
例如，强烈的地震可能导致桥梁坍塌，使列车脱轨，威胁乘客生命安全；也可能损坏桥梁的基础和支撑结构，影响桥梁的长期稳定性。
因此，进行科学合理的抗震设计是确保铁路桥梁在地震中安全可靠的关键。
二、地震对铁路桥梁的影响地震作用下，铁路桥梁可能会受到多种形式的破坏。
首先是水平地震力引起的桥梁结构的位移和变形。
桥梁的梁体、墩柱等部件可能会因水平力而发生相对位移，导致连接部位的破坏，如支座的损坏、伸缩缝的失效等。
其次，竖向地震力也不可忽视。
它可能会增加桥梁结构的竖向荷载，导致桥墩的受压破坏，或者使梁体与桥墩之间的接触面产生过大的压力，影响结构的整体性。
此外，地震还可能引发地基的液化和不均匀沉降，从而削弱桥梁基础的承载能力，导致桥梁倾斜甚至倒塌。
三、铁路桥梁抗震设计的原则1、多防线设计原则在抗震设计中，应设置多重抗震防线，避免因单一构件的破坏而导致整个结构的倒塌。
例如，除了主要的承载构件外，还应考虑次要构件和连接部位的抗震性能，形成相互协同的抗震体系。
2、能力设计原则通过合理的设计，确保结构中的关键构件和部位具有足够的强度和延性，能够在地震中承受较大的变形而不发生脆性破坏。
3、整体性原则注重桥梁结构的整体性，使各个构件之间能够有效地协同工作，共同抵抗地震作用。
加强连接部位的设计，确保力的传递顺畅。
4、经济性原则在满足抗震性能要求的前提下，尽量降低工程造价，通过优化设计方案，选择合适的材料和结构形式，实现经济与安全的平衡。
公路桥梁墩柱抗震动力分析
提 高计算 效率 ，求 出其前 ３ ０阶 自振频 率 。
５ 地震动参数 输入
本 桥所在 地区基本地 震动加速度 Ａ Ｏ ２ ，场地特征周期 Ｔ ＝ ． ｓ ＝ ．ｇ ｇＯ ４ ， Ⅱ类 场地 ，根据 《 公路桥 梁抗震设计 细则》（ Ｔ ／Ｔ ０ — 一 ０ ８） Ｊ Ｇ Ｂ ２ ０ｌ ２ ０ 相关规 定，桥梁属于 ｃ类 。结构抗震的重要性 系数 Ｃｉ ０ ３ ＝ ． ４，场地系 数 Ｃ ＝ ． ，结构的阻尼 比取 ‘＝ ． ５，Ｃ ＝ ． ，Ｓ ａ ＝ ． ５ 。按照 ｓ１０ Ｏ０ ｄ １０ ｍｘＯ１３ 规 范规定 可只计水 平向地震 ，地震 动激励方 向分 别按顺 桥 向、横桥 向
【 摘 要 】 本 文以一座连续 弯梁的柱式桥墩 设计 实例 ， 立小半径预应力混凝 土弯桥 的梁及柱式桥墩 实体单元模 型 ， 建 运用ＭＩ Ａ ２０ 进行地震 Ｄ ｓ ０６ 动 力分析 ， ＱＣ 用Ｃ 计算 方法 ， 计算地震 动力作 用于桥 墩上 产生 的轴力及 弯矩 ， 可作为其 它类似 工程 设计参考 。
ｂ ｄ ｅ ｐｅ ｆｍａ ｅｄｎ ｄｕ ｒｓｅｓｄｃ ｎ ｒｔ ｒ ｇ ，ｕｅＭ Ｉ ＡＳ ０ ６ｆｒ ｅｓ ｃｄ ｎｍｉ ｎ ｌ ｉ，ｕｉｇＣＱＣ ｍｅｈ ｄｃｌ ｌｔ ｎｏ ｉ ｃ ｉ ｒ ｇ — ｉｒ ｌｂ ｎ ｉｇｒ ｉｓ ｅｔ ｓ ｏ ｃｅｅ ｉ ｅ ｓ Ｄ ２ ０ ｏ ｉ ｙ ａ ｃａ ａ ｓ ｏｓ ｌ ａ ｐ ｒ ｅ ｂ ｄ ｓ ｍｉ ｙｓ ｓ ｎ ｔｏ ａｃ ａ ｏ ｆｅｓ ｕ ｉ ｓ ｍｉ
２ 工 程概 况
都江堰 灵岩 山隧道 配套工 程立交桥 由中铁二 院设 计 ，中铁二十 三
连续钢箱梁桥自振特性分析与动力荷载试验
前几阶 自振频率。测出了前两 阶横 向和两 阶竖 向 自振 频率及相应的阻尼。实测 自振特性 与理论计算值 的对
比列 于 表２ 。
表 ２ 实 测 自振特 性 与 理 论 值 的 对 比
阶 数 实 测 自振 频 率
（ ） Ｈｚ
在两边跨对称布置 ， 其振动频率也相应出现重根振动。
２从桥梁前 ｌ 阶振动频率和振型可以看出， ） ０ 桥梁在 竖向、 向及扭转振动的振动频率相差不大。 横 梁体竖向和 扭转振动交替出现， 说明该桥钢箱梁结构的梁高、 横隔板 设 置密度十 分合理 ， 桥墩横 向间距 的取值 在对保证桥 梁提供足够支撑 的前提 下 ， 保证了桥 梁横 向稳定性。 又 全桥 的前 ｌ ０阶振 型 中没 有 出现 全桥 的任 意 一阶横 向 振动 ， 说明本桥 的横 向刚度大大高于竖向和扭转刚度。
图 ５ 横 、 向传 感 器布 置示 意 图 竖
有横 向传感器 ， 全桥 共布置 ５个竖 向和 ７ 个横 向传感 器， 具体布置如图 ５ 所示。 通过对采集的脉动信号进行谱分析 ，得 到该桥 的
空（ 向） 横 。该桥第４ 第 ５ 、 阶振动频率分别为 ３ ５ ｚ ． Ｈ 和 ５
３５Ｈ ， ．８ ｚ 表现 出重根特点 ； 从振型特点上看也 属于 重根 振动 ， 分别为两个边跨的竖向半波弯曲振动 ； 桥梁结构
４１ ． ７
４２ ． ４ ４３ ．３ ５３ ＿ ０
梁 的 竖 向 弯 曲＋ 转 扭
梁 的 竖 向 弯 曲＋ 转 扭 梁 的 ２阶 对 称 扭转 梁 的 ２阶 反 对 称 扭 转
Ｉ ［ ｌ 一 删 ＝０
（） ｌ 振 型 图 ａ第 阶
（） 阶振 型 圈 ｂ 第２
（） ３ 振 型 图 ｃ第 阶
大跨刚构—连续梁桥的全寿命性能监测与分析
2、车辆荷载：车辆在桥梁上行驶时，会对结构产生一定的冲击效应，应考虑 车辆荷载对结构稳定性的影响。
3、风荷载：风荷载对高墩大跨径连续刚构弯桥的稳定性产生较大影响，需对 风载引起的倾翻力矩进行计算和分析。
结论
通过对高墩大跨径连续刚构弯桥的全过程稳定性进行分析，可以得出以下结论：
1、合理的材料选择和结构设计是保证高墩大跨径连续刚构弯桥稳定性的关键 因素。
2、墩身尺寸：墩身的设计应考虑桥梁的整体造型和稳定性，选用合理的截面 形状和尺寸。
3、支座布置：支座是保证桥梁稳定性的重要组成部分，需根据主梁和墩身的 布置，选择合适的支座形式和数量。
稳定性分析
针对高墩大跨径连续刚构弯桥的全过程，应进行以下稳定性分析：
1、施工阶段：在施工过程中，应考虑混凝土收缩、徐变以及预应力对结构稳 定性的影响。同时，对临时支撑体系进行稳定性分析，以避免施工过程中的安 全事故。
大跨刚构—连续梁桥的基本结构由上部结构的刚架和下部结构的连续梁组成。 刚架作为主要承重结构，具有较大的抗弯和抗剪能力；连续梁则具有较好的承 受压力和分布荷载的能力。这种组合结构可以满足大跨度、高荷载的要求，适 应现代交通发展的需要。
为了及时掌握大跨刚构—连续梁桥的性能状况，需要对以下关键性能指标进行 监测：
3、异常检测：通过比较监测数据与历史数据或预设阈值，及时发现异常情况。 当数据超过预设阈值时，发出警报提示，以便采取相应的处理措施。
4、模型拟合：利用数学模型对监测数据进行拟合，以了解结构的实际工作状 态。例如，可以采用有限元分析、神经网络等模型对数据进行拟合，以更准确 地评估结构的性能。
在实际案例中，可以结合具体桥梁工程进行全寿命性能监测与分析。例如，某 地一座大跨刚构—连续梁桥在经过多年的运营后，出现了明显的挠曲变形和应 力异常。通过安装传感器和数据采集系统，对该桥的挠度、应力和应变进行了 长期监测。
浅谈高墩桥梁抗震设计
浅谈高墩桥梁抗震设计作者：许庆鹏丁修玺来源：《科技创新导报》 2012年第8期许庆鹏丁修玺(济南汇通联合市政工程有限责任公司山东济南 250000)摘要:当前,部分高等级公路的桥梁均为不规则的高墩桥梁,并且主要横跨河谷与深沟。
公路桥梁的设计极其重要,在设计中应考虑其的抗震性能。
本文笔者针对高度桥梁的抗震设计进行分析,结合高墩桥梁的结构特点,从而阐述了其抗震的计算方法以及对策。
关键词:高墩桥梁概念设计抗震措施中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)03(b)-0119-01随着我国公路建设的日新月异,高墩桥梁也越来越多。
尤其是我国很多地方地形特殊,西南地区、西北地区以山区居多,在兴建铁路和公路时由于地形和地貌的需要,常常会使用很多高桥墩。
山区的公路建设在地形复杂和地形陡峭的情况下,很多桥梁的建设都需要跨越河谷或者深沟,此时便会采用到跨径不等的简支桥梁或者是大跨度的连续钢桥,桥墩高度往往会达到数十米甚至是上百米。
近几年来,高等级的公路建设已经开始越来越多,高墩桥梁必然也会随之增加,应用会越来越广泛。
国内外的高墩桥梁在经受地震考验方面都存在很多缺陷,导致震后修复工作难以开展。
1 高墩桥梁的抗震概念设计从上个世纪的七十年代开始,很多专家对大地震中的经验进行了科学的总结,总结发现对于抗震设计来说概念设计的重要性要超出计算设计的重要性。
抗震概念设计主要指的是一种基于震害经验所建立的基本的设计原则和方法。
主要是以工程概念作为基本依据,采用符合工程规律和本质的方法,对所设计的对象进行宏观的控制。
总体上说,抗震设计应该以概念设计作为基本的出发点,应该包含桥位选择和桥型方案等基本设计内容,还应该包括桥梁结构的上部结构和下部结构的选择以及连接等。
1.1 桥梁的位置选择结构体系设计的关键在于能否满足抗震的需求。
高墩桥梁的设计应该考虑到很多因素,比如桥宽、桥长以及平竖曲线等各方面的因素。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
桥墩对曲线连续梁桥自振特性的影响
摘要多次桥梁脉动试验结果揭示连续箱型梁桥的竖向自振频率与理论分析结果吻合较好而纵向和横向自振频率吻合不好。
理论分析时桥墩的简化是关键影响因素。
本文以某六跨连续弯梁桥为基础分析了桥墩对于桥梁自振特性的影响，结果表明桥墩对于桥梁的纵向及横向自振频率具有较大的影响，而对桥梁竖向的自振特性影响不明显。
关键词连续箱梁桥自振特性桥墩
1 前言
所谓固有振动是指弹性系统在没有外部动力的作用下形成的振动。
固有振动反映系统的固有特性，是研究一切振动问题的基础[1]。
因此准确求解桥梁结构的自振特性是桥梁振动问题的首要环节。
在成桥后的荷载试验也往往通过脉动法测试桥梁的自振特性，通过与理论结果对比揭示桥梁的刚度情况。
然而多次实践表明连续箱型梁桥的竖向自振频率实测与理论分析结果吻合较好而纵向和横向自振频率吻合不好。
分析认为，桥墩是关键影响因素。
本文通过对某桥的实体建模分析支持了该观点。
该桥总长170m，整座桥梁位于半径220m的平曲线。
孔垮布置为25m+4×30m+25m，如图1所示。
上部构造为等截面预应力混凝土箱型连续梁，单箱单室直腹板箱梁，梁高1.6m，顶板宽8.1m，底板宽4m，两侧翼缘悬臂长度2.05m，该桥跨中箱梁截面如图2所示。
下部构造3号桥墩为独柱墩，其余桥墩为门式刚架墩、钻孔灌注桩基础。
图1连续梁桥总体布置图
图2跨中箱梁截面
2 有限元模型建立
为了研究桥墩对该桥自振特性的影响，分别按两种情况建立了有限元模型，第一个模型不考虑桥墩的影响，第二个模型考虑桥墩和梁的共同作用。
Ansys为构建有限元模型提供了丰富的单元选择，具体到该问题可以选用梁单元也可以选用实体单元。
使用梁单元分析时模型构建简单，求解速度较快，但是不能直观的反应梁的振型特性。
使用实体单元构建模型虽较复杂，求解速度较慢，但是可以获得较高的精度，振型直观。
经综合考虑最后决定采用Ansys实体单元Solid45。
在墩台附近箱梁截面形式有所改变，采用实体单元可以精确的反映这种截面的变化。
考虑桥墩的有限元模型图3所示。
图3 考虑墩的有限元模型
约束情况对桥梁的自振特性影响很大。
本桥3号墩墩顶设置一固定支座，其余墩台顶均设置两活动支座，其中内侧支座允许箱梁有纵向位移，外侧支座允许有横桥向和纵桥向的位移。
在有限元模型里，不考虑墩的模型约束支座位置节点的相应自由度，考虑墩时耦合支座位置墩顶节点和箱梁节点的相应自由度，约束桥台支座节点的相应自由度并将墩底固结。
结构的有限元自由振动方程为：
式中，是总刚度矩阵，总质量矩阵，是振型向量，是圆频率。
利用子空间迭代法，即可求出所需要的自振频率和相应的振型向量。
3 结果分析
利用Ansys分别计算了两种结构的前10阶自振特性。
两模型计算出的前10阶自振频率及振型特性见表1。
无墩模型计算出的面内、面外第一阶振型分别如图4、5，有墩模型计算出的面内、面外向第一阶振型分别如图6、7。
表1无墩及有墩模型自振频率及振型特性对比
图4无墩模型竖向第一阶振型
图5无墩模型横向第一阶振型
图6有墩模型竖向第一阶振型
图7有墩模型横向第一阶振型
不考虑桥墩时，桥梁的基频为4.378Hz，振型为箱梁面内的反对称弯曲，如图4所示。
前七阶振型均为面内弯曲，在第十阶出现横向第一阶振型，为箱梁的面外反对称弯曲，如图5所示。
考虑桥墩时，桥梁的基频为1.242Hz，振型为箱梁及3#墩沿桥纵向的位移。
出现该振型的原因是由于3#墩为独柱墩,墩身较长且刚度较小。
桥梁的第二阶自振频率为3.121Hz，振型为箱梁及桥墩横向的摆动，如图7所示。
在第四阶出现竖向第一阶振型，为箱梁的面内反对称弯曲，如图6所示。
无墩模型和有墩模型竖向第一阶振型相同，且频率相差很小。
进一步的比较表明无墩模型和有墩模型的低阶(<5)竖向振型均相同，且自振频率相差不大。
而对于横桥向而言,桥墩使得横向振型出现的顺序大大提前，且振型性质发生了改变。
由此可见，桥墩对桥梁的自振特性，尤其是对桥梁纵向及面外的自振特性有很大影响。
桥墩对面外自振特性影响的大小取决于墩的横向刚度及墩身的高度以及墩底的约束情况。
桥梁自振特性测试是桥梁建成后的一项重要工作，一般采用脉动法获得桥梁面内及面外的前几阶振型及频率。
实测结果应与理论结果相比较，因此首先要构建有限元模型计算桥梁的理论自振特性，此时不能忽略桥墩对桥梁横向自振特性的影响。
4 结论
通过以上分析可以得出以下几点结论：
（1）桥墩对连续梁桥面内自振特性影响不大，表现为面内低阶振型相同，自振频率相差很小。
（2）桥墩对连续梁桥面外自振特性具有很大影响。
桥墩使得横向振型的出现顺序大大提前，振型为墩和箱梁偏离轴线的横向振动。
（3）桥梁自振特性实测结果是墩梁共同作用下的结果，因此构建有限元模型计算桥梁的理论自振特性用于和实测值比较时，应考虑桥墩的作用。
这一点对于高墩桥梁来说尤为重要。
参考文献
[1] 李国豪．桥梁结构稳定与振动[M]．北京：中国铁道出版社，2003．
[2] 刘世忠，欧阳永金．独塔单索面部分斜拉桥力学性能及建设实践[M]．北京：中国铁道出版社，2006．
Abstract This paper analyzed the influence of the pier on bridge’s vibration characteristic based on a six spans continuous box-girder bridge. The result revealed that the influence on the longitudinal and lateral vibration characteristic is trimendous, but not big on the vertical vibration characteristic.
Key Words continuous box-girder bridge ; vibration characteristic;bridge pier。