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摘要
连续体动力模型是连续参数化分析与健康监测基准校核的重要工具；缆-索的空间耦合性、各子系统间的内部自平衡性与弹性协调性，是制约空间索面自锚式悬索桥进行高精度自由振动连续体建模和求解的核心因素。该文拓展挠度理论至振动形态，推导考虑吊索拉伸效应的缆-索-梁空间耦合变形方程与考虑自平衡性的相容方程，建立可考虑吊索拉伸的自由振动连续体模型，并将其无量纲化以便于识别控制动力特性的特征参数。采用伽辽金方法将连续体模型转换为矩阵形式求解其模态频率与振型。分别利用文献的平行索面自锚式悬索桥算例与空间索面自锚式悬索桥有限元模型来验证该文方法的精确性与普适性，并对关键特征参数进行敏感性分析。研究表明：吊索相对弹性轴向刚度对主梁相对弹性抗弯刚度较为敏感，是否考虑吊索拉伸效应将影响高阶次模态频率，尤其影响反对称模态；空间索面倾角对模态频率影响微弱，高阶次频率基本不受其影响；主梁相对弹性抗弯刚度显著影响模态频率，且会导致模态交叉迁移现象的产生，主缆弹性刚度仅对低阶次对称模态频率有轻微影响。综上，考虑吊索拉伸的连续体模型更为准确，既可对动力特性进行连续参数化分析，又可作为基准解析模型为初步设计、模型修正与损伤识别提供必要前置数据。
- 出版日期2022-10-25
- 单位公路学院; 湖南省交通规划勘察设计院有限公司; 长安大学; 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司; 华中科技大学
