試驗(yàn)研究了電纜橋架結(jié)構(gòu)的抗震動態(tài)特性，得到了電纜橋架的頻率和阻尼，分析了電纜橋架立柱的加速度、位移和應(yīng)變變化規(guī)律，利用ANSYS建立有限元模型，對電纜橋架試驗(yàn)工況進(jìn)行時(shí)程分析，結(jié)果顯示，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符，說明利用時(shí)程分析能較為準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)。

　　1　動態(tài)特性試驗(yàn)

　　1.1　電纜橋架試件

　　電纜橋架試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑镼235鋼結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)件包含立柱、橫梁和托板，總共三層。試驗(yàn)件與支撐件通過厚板連接，固定螺栓為10.9級高強(qiáng)度螺栓。

　　1.2　試驗(yàn)

　　對空載電纜橋架進(jìn)行白噪聲激勵(lì)，白噪聲峰值加速度0.2g，分別進(jìn)行X，Y向輸入，采集各測點(diǎn)加速度信號;對滿載電纜橋架進(jìn)行白噪聲激勵(lì)，白噪聲峰值加速度為0.3g，進(jìn)行X，Y，Z三向同時(shí)輸入，采集各測點(diǎn)加速度信號，利用隨機(jī)子空間法進(jìn)行模態(tài)識別，確定頻率和阻尼比。測量立柱上的振動加速度、位移和應(yīng)變。

　　2　試驗(yàn)結(jié)果

　　2.1　頻率、阻尼分析

　　根據(jù)試驗(yàn)測得的加速度，利用隨機(jī)子空間法進(jìn)行模態(tài)識別，得空載電纜橋架X向整體振型第一階頻率7.31 Hz，Y向整體第一階頻率13.23 Hz，阻尼比3.2%;滿載電纜橋架X向整體振型第一階頻率4.7 Hz，Y向整體振型第一階頻率8.0 Hz，阻尼比3.6%。電纜橋架結(jié)構(gòu)頻率與載重有關(guān)，滿載時(shí)的頻率小于空載。

　　2.2　加速度響應(yīng)分析

　　對滿載電纜橋架的加速度響應(yīng)進(jìn)行分析，得到1號，2號，3號，4號立柱頂部測點(diǎn)X向、Y向、Z向峰值加速度放大系數(shù)。

　　X向的放大系數(shù)最大，Y向的放大系數(shù)次之，Z向的放大系數(shù)最小，同一方向不同立柱的放大系數(shù)偏差不大。其中加速度峰值放大系數(shù)為測量的加速度峰值與輸入地震臺的加速度峰值之比。

　　2.3　位移響應(yīng)分析

　　對滿載電纜橋架的位移響應(yīng)進(jìn)行分析，得到滿載的電纜橋架1號立柱上(立柱頂部)、中(立柱與第二層托板交叉處)、下(立柱根部)三處測點(diǎn)的X向位移時(shí)程，1號柱X向上測點(diǎn)位移最大，中測點(diǎn)位移次之，下測點(diǎn)位移較小。

　　2.4　應(yīng)變響應(yīng)分析

　　對滿載電纜橋架的應(yīng)變響應(yīng)進(jìn)行分析，得到不同立柱的Z向彎曲應(yīng)變，可知1號柱比3號柱Z向彎曲應(yīng)變略大些。

　　3　動力時(shí)程分析

　　3.1　有限元模型建立

　　采用ANSYS建立有限元模型，建模中進(jìn)行了簡化處理，電纜橋架模型中托板及底座采用Shell63單元，立柱與橫梁采用Beam4單元，螺栓采用Beam188單元。

　　3.2　時(shí)程分析

　　對滿載電纜的電纜橋架試驗(yàn)工況進(jìn)行模擬，以地震臺面X，Y，Z加速度時(shí)程作為模擬載荷輸入，所用阻尼比由試驗(yàn)得為3.6%。時(shí)程分析得到1號立柱上中下三處測點(diǎn)X向位移時(shí)程。

　　3.3　與試驗(yàn)結(jié)果對比分析

　　試驗(yàn)與模擬均得到:X向上測點(diǎn)位移最大，中測點(diǎn)位移次之，下測點(diǎn)位移最小，即立柱的振動位移從上至下減小;立柱根部彎曲應(yīng)變最大，不同立柱Z向彎曲應(yīng)變值偏差較小。電纜橋架在振動中是否會損傷，主要取決于最大彎曲應(yīng)變是否超限，所以只比較彎曲應(yīng)變和振動位移大的測點(diǎn)。對柱頂部測點(diǎn)X向模擬位移時(shí)程與試驗(yàn)位移時(shí)程進(jìn)行比較。

　　模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的彎曲應(yīng)變變化趨勢一致，不同時(shí)刻的彎曲應(yīng)變值偏差也較小。綜上所述，理論結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，兩者相互印證，說明建立的電纜橋架模型符合工程實(shí)際，利用時(shí)程分析可以較為準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)。

　　上述對電纜橋架進(jìn)行了抗震動態(tài)特性試驗(yàn)及響應(yīng)分析，分析了電纜橋架立柱上的振動加速度、位移和應(yīng)變變化規(guī)律，建立有限元模型，對試驗(yàn)工況進(jìn)行時(shí)程分析，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果顯示結(jié)果相符，兩者相互印證，對電纜橋架設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。