大跨度钢拱桥H型吊杆-水平抗风索耦合系统扭转自振特性分析

将水平抗风索对钢拱桥H型刚性吊杆的约束作用简化为水平弹簧的弹性支承作用,推导了一对水平抗风索的等效扭转弹簧弹性支承刚度计算公式,基于建立的H型吊杆-水平抗风索耦合系统扭转振动理论模型,相应提出了耦合系统扭转自振特性求解理论方法,并通过有限元法验证了该方法的准确性;分析了抗风索位置、刚度参数对H型吊杆扭转自振特性的影响规律,据此提出了水平抗风索对H型吊杆第1阶扭转模态振动控制的参数设计方法。研究表明:抗风索安装位置不同,其等效扭转刚度对耦合系统扭转自振特性的影响程度也不同,且抗风索位置决定了耦合系统扭转自振频率增长极限值;抗风索等效扭转刚度决定了吊杆扭转振型结点个数;当仅考虑H型吊杆第1阶扭转振动模态控制时,宜将抗风索设置在吊杆中心位置处,此时随着抗风索等效扭转刚度的逐渐增大,吊杆第1阶扭转自振频率将超越第2阶,相应扭转振型在抗风索位置处的振型节点坐标逐渐趋于0,即吊杆变为几乎完全独立的两段。该文研究成果可为H型吊杆的水平抗风索减振优化设计提供重要依据。