悬索桥示意图
建立了下图的有限元模型,尺寸为0.5*5*100m,左端即为固定铰链,右端为滑动铰链。每隔5米,有一根吊索的约束。为了简化计算,我把吊索的约束设置为y方向的固定。实际的约束,由于吊索的弹性,在y方向是可以有位移的。输入C50混凝土的密度、弹性模量和泊松比,就可以进行模态分析了。
简化模型
虽然,这个模型做了大量的简化,连约束都给固定住了。但是,并不影响分析个别约束的缺失,对整体固有频率的影响。
3、分析结果首先对正常情况的桥面进行模态分析,还没有发生吊索的断裂。其一阶频率与振型如下图,频率为28.229Hz。
正常情况下的一阶频率与振型
将正中间的一根吊索约束去掉,如下图红圈部位,计算的一阶振型结果与上图完全一样,这就证明了,仅仅是断裂了其中的一根吊索,对桥梁整体的固有频率的影响是可以忽略的。
去掉其中一个约束
如前所述,本模型中吊索的约束设置过“刚”,一阶频率高达28.229Hz,这与实际结果相差太远。把吊索的约束全部去掉之后,其一阶振型如下,频率为0.29385Hz。这两者相比,后者的频率更加接近其真实的固有频率。另外,从两者不在一个数量级上的一阶固有频率大小,可以看出约束对结构固有频率的影响如此巨大。