吉林大学学报(工学版) ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (6): 1884-1890.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180875

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体外预应力加固简支梁自振频率计算

钟春玲1(),梁东2,张云龙3,王静3()   

  1. 1. 吉林建筑大学 经济与管理学院,长春 130118
    2. 吉林建筑大学 土木工程学院,长春 130118
    3. 吉林建筑大学 交通科学与工程学院,长春 130118
  • 收稿日期:2018-07-25 出版日期:2019-11-01 发布日期:2019-11-08
  • 通讯作者: 王静 E-mail:420519613@qq.com;wangjing0062@sina.com
  • 作者简介:钟春玲(1973-),女,教授,博士生导师.研究方向:体外预应力结构设计理论.E-mail:420519613@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51478203);吉林省科技发展计划项目(20190303138SF);吉林省教育厅“十三五”科学技术项目(JJKH20190875KJ)

Calculation of natural vibration frequency of simply supported beam strengthened by external prestressing

Chun-ling ZHONG1(),Dong LIANG2,Yun-long ZHANG3,Jing WANG3()   

  1. 1. College of Economics and Management,Jilin Jianzhu University,Changchun 130118,China
    2. College of Civil Engineering,Jilin Jianzhu University,Changchun 130118,China
    3. College of Transportation Science and Engineering,Jilin Jianzhu University,Changchun 130118,China
  • Received:2018-07-25 Online:2019-11-01 Published:2019-11-08
  • Contact: Jing WANG E-mail:420519613@qq.com;wangjing0062@sina.com

摘要:

为了探索体外预应力简支梁自振频率变化的内在机理,基于结构振动基本原理和哈密尔顿原理,推导了偏心直线布筋的体外预应力简支梁自振频率计算公式。利用ANSYS建立有限元模型,并对其进行模态分析,分析结果表明:采用本文方法计算偏心直线布筋的体外预应力简支梁自振频率是可靠的,对揭示体外预应力简支梁自振频率的变化规律有重要意义。

关键词: 桥梁工程, 简支梁, 体外预应力, 自振频率

Abstract:

In order to explore the internal mechanism of the natural vibration frequency of externally prestressed simply supported beams, the calculation formula of the natural vibration frequency of externally prestressed simply supported beams with eccentric linear reinforcement is derived based on the basic principle of structural vibration and the Hamilton principle. The finite element model is established in ANSYS and its modal analysis is carried out. The analysis results show that the calculation of the natural vibration frequency of the externally prestressed simply supported beam for the eccentric linear reinforcement is reliable according to the calculation theory given in this paper. It provides a new calculation method for the calculation of the natural vibration frequency of externally prestressed simply supported beams, and it is of great significance to reveal the variation law of the natural vibration frequency of externally prestressed simply supported beams.

Key words: bridge engineering, simply supported beam, external prestress, natural frequency

中图分类号: 

  • U441

图1

偏心直线预应力简支梁"

图2

ANSYS模型"

表1

竖向自振频率对比表"

频率 解析解/Hz ANSYS解/Hz 误差/%
一阶 6.7947 6.739 0.82
二阶 27.1786 24.301 10.59

图3

一阶振型图"

图4

二阶振型图"

图5

不同偏心距情况下自振频率"

图6

不同配筋率情况下自振频率"

1 衡俊霖, 周志祥 . 预应力混凝土梁自振频率分析[J]. 中外公路, 2014, 34(4): 105-108.
1 Heng Jun-lin , Zhou Zhi-xiang . Analysis of natural vibration frequency of prestressed concrete beams[J]. Journal of China and Foreign Highway, 2014, 34(4): 105-108.
2 杨敬林 . 预应力混凝土梁桥在移动车辆荷载作用下的动力特性研究[D]. 长沙:湖南大学力学与航空航天学院, 2007.
2 Yang Jing-lin . Research on dynamic behavious of the prestressed concrete beam bridge under moving vehicle load[D]. Changsha: School of Mechanics and Aerospace, Hunan University, 2007.
3 熊健民, 周俊荣, 周金枝 . 基于ANSYS预应力简支梁固有频率的研究[J]. 固体力学学报, 2008, 29(增刊1):158-161.
3 Xiong Jian-min , Zhou Jun-rong , Zhou Jin-zhi . Research of pre-stress simple-supported beam's natural frequency based on ANSYS[J]. Chinese Journal of Solid Mechanics, 2008, 29(Sup.1):158-161.
4 张耀庭, 邱继生, 黄恒卫 . 体外预应力混凝土梁的研究现状综述[J]. 华中科技大学学报:城市科学版, 2002, 19(4): 86-91.
4 Zhang Yao-ting , Qiu Ji-sheng , Huang Heng-wei . Survey on research of external prestressed concrete beams[J]. Journal of Huazhong University of Science and Technology(Urban Science Edition), 2002, 19(4): 86-91.
5 周勇军, 赵煜, 贺拴海, 等 . 刚构-连续组合桥梁冲击系数多因素灵敏度分析[J]. 振动与冲击,2012,31(3): 97-101.
5 Zhou Yong-jun , Zhao Yu , He Shuan-hai , et al . Muti-parameters sensitivity analysis of impact factors for rigid-continuous combined bridge[J]. Journal of Vibration and Shock, 2012, 31(3): 97-101.
6 楼梦麟, 洪婷婷, 李强 . 预应力桥梁竖向振动特性和地震反应分析[J]. 同济大学学报:自然科学版,2013,41(2): 173-178.
6 Lou Meng-lin , Hong Ting-ting , Li Qiang . Vertical dynamic characteristics and seismic responses of prestressed bridges[J]. Journal of Tongji University(Natural Science), 2013, 41(2): 173-178.
7 石鲁宁, 闫维明, 李勇, 等 . 三跨有粘结预应力连续梁自振频率解析解[J]. 长安大学学报:自然科学版, 2015, 35(4): 69-75.
7 Shi Lu-ning , Yan Wei-ming , Li Yong , et al . Analytical solution for natural frequency of three-span bonded prestressed continuous beam[J]. Journal of Chang'an University(Natural Science Edition), 2015, 35(4): 69-75.
8 李维奇,张耀庭,李进 . 基于损伤机理的预应力混凝土梁振动频率研究[J]. 华中科技大学学报:城市科学版,2009,26(2): 90-94.
8 Li Wei-qi , Zhang Yao-ting , Li Jin . Vibration frequency of prestressed concrete beam based on damage theory[J]. Journal of Huazhong University of Science and Technology(Urban Science Edition), 2009, 26(2): 90-94.
9 苏健, 孙宗光, 易南概, 等 . 基于自振频率与神经网络方法的简支梁预应力识别[J]. 公路交通科技,2013,30(10): 39-43.
9 Su Jian , Sun Zong-guang , Yi Nan-gai , et al . Prestress identification for simple beam based on natural frequency and neural network[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2013, 30(10): 39-43.
10 刘寒冰,罗国宝,吴春利 . 简支桥梁预应力损失计算方法[J]. 哈尔滨工程大学学报,2016,37(11): 1510-1513.
10 Liu Han-bing , Luo Guo-bao , Wu Chun-li . Calculation method for the prestress loss of a simply-supported bridge[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2016, 37(11): 1510-1513.
11 Clough R W , Penzien J , Griffin D S . Dynamics of Structures[M]. California: McGraw-Hill, 1993.
12 Saiidi M , Douglas B , Feng S . Prestress force effect on vibration frequency of concrete bridges[J]. Journal of Structural Engineering, 1994, 120(7): 2233-2241.
13 Hamed E , Frostig Y . Natural frequencies of bonded and unbonded prestressed beams-prestress force effects[J]. Journal of Sound and Vibration, 2006, 295(1): 28-39.
14 Abraham M A , Park S , Stubbs N . Loss of prestress prediction based on nondestructive damage location algorithms[C]∥Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, San Diego, CA, USA, 1995, 2446: 60-64.
15 Miyamoto A , Tei K , Nakamura H , et al . Behavior of prestressed beam strengthened with external tendons[J]. Journal of Structural Engineering, 2000, 126(9): 1033-1044.
16 谭国金, 刘子煜, 魏海斌, 等 . 偏心直线预应力筋简支梁自振频率计算方法[J]. 吉林大学学报:工学版, 2016, 46(3): 798-803.
16 Tan Guo-jin , Liu Zi-yu , Wei Hai-bin , et al . Calculation of natural frequency of simply supported beam bridge reinforced with eccentric prestressed tendons[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2016, 46(3): 798-803.
17 陈涛 .预应力对预应力简支梁固有频率的影响研究[J]. 中国水运, 2010, 10(10): 234-236.
17 Chen Tao . Study on the influence of prestress on the natural frequency of prestressed simply supported beams[J]. China Water Transport, 2010, 10(10): 234-236.
18 熊辉霞, 张耀庭 . 直线布筋体外预应力混凝土简支梁自振频率分析[J]. 建筑结构, 2007, 37(增刊1): 690-692.
18 Xiong Hui-xia , Zhang Yao-ting . Analysis of natural frequency of simply supported prestressed concrete beam with external linear tendon[J]. Building Structures, 2007, 37(Sup.1): 690-692.
19 薛刚,胡行飞 . 体外预应力混凝土简支梁固有频率研究[J]. 广西大学学报: 自然科学版, 2012, 37(4): 671-675.
19 Xue Gang , Hu Xing-fei . A study on natural frequency of simply supported externally prestressed concrete beams[J]. Journal of Guangxi University(Natural Science Edition), 2012, 37(4): 671-675.
20 王龙林 . 简支梁自振频率的预应力效应分析[D]. 长春: 吉林大学交通学院, 2013.
20 Wang Long-lin . Analysis of prestressing effect on natural frequency for simply supported beam[D]. Changchun: College of Transportation, Jilin University, 2013.
21 张道明, 吕春, 王丽 . 体外预应力索与简支梁耦合振动的特性[J]. 实验力学,2015, 30(4): 529-535.
21 Zhang Dao-ming , Lv Chun , Wang Li . On the coupled vibration characteristics of external prestressing tendon and simply support beam[J]. Journal of Experimental Mechanics, 2015, 30(4): 529-535.
[1] 贾毅,赵人达,王永宝,李福海. 多跨长联连续梁桥粘滞阻尼器参数敏感性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1871-1883.
[2] 白伦华,沈锐利,张兴标,王路. 自锚式悬索桥的面内稳定性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1500-1508.
[3] 万世成,黄侨,关健,郭赵元. 预应力碳纤维板加固钢⁃混凝土组合连续梁负弯矩区试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(4): 1114-1123.
[4] 赵金钢,张明,占玉林,谢明志. 基于塑性应变能密度的钢筋混凝土墩柱损伤准则[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(4): 1124-1133.
[5] 李万恒,申林,王少鹏,赵尚传. 基于多阶段分区域动力测试的桥梁结构损伤评估[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 773-780.
[6] 惠迎新,毛明杰,刘海峰,张尚荣. 跨断层桥梁结构地震响应影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1725-1734.
[7] 郑一峰, 赵群, 暴伟, 李壮, 于笑非. 大跨径刚构连续梁桥悬臂施工阶段抗风性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 466-472.
[8] 宫亚峰, 何钰龙, 谭国金, 申杨凡. 三跨独柱连续曲线梁桥抗倾覆稳定性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 133-140.
[9] 魏志刚, 刘寒冰, 时成林, 宫亚峰. 考虑桥面铺装作用的简支梁桥横向分布系数计算[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 105-112.
[10] 马晔, 尼颖升, 徐栋, 刁波. 基于空间网格模型分析的体外预应力加固[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 137-147.
[11] 魏志刚, 时成林, 刘寒冰, 张云龙. 车辆作用下钢-混凝土组合简支梁动力特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1744-1752.
[12] 张云龙, 刘占莹, 吴春利, 王静. 钢-混凝土组合梁静动力响应[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 789-795.
[13] 于天来, 刘兴国, 姚爽, 穆罕默德马苏. 碳纤维筋体外预应力加固钢筋混凝土梁的疲劳性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(6): 1867-1873.
[14] 刘寒冰, 时成林, 谭国金. 考虑剪切滑移效应的叠合梁有限元解[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(3): 792-797.
[15] 谭国金, 刘子煜, 魏海斌, 王龙林. 偏心直线预应力筋简支梁自振频率计算方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(3): 798-803.
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Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 张和生,张毅,温慧敏,胡东成 . 利用GPS数据估计路段的平均行程时间[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 533 -0537 .
[2] 臧传义,马红安,田宇,肖宏宇,贾晓鹏. 利用不同籽晶面生长优质宝石级金刚石单晶[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(01): 10 -0013 .
[3] 陈燕虹,刘宏伟,黄治国,张宝生. 基于空气悬架客车1/2模型的模糊控制仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2005, 35(03): 254 -257 .
[4] 聂远飞,葛建华,王勇 . 非理想信噪比估计对Turbo均衡性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(04): 875 -880 .
[5] 刘嘉,张振国,孙军. 短序列多项式相位信号的参数估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(03): 429 -0432 .
[6] 王伟,杨兆升,李贻武,刘新杰,陈昕 . 基于信息协同的子区交通状态加权计算与判别方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 524 -0527 .
[7] 卢少微;陈辉;谢怀勤 . CFRP加固RC梁优化设计与试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(03): 642 -0646 .
[8] 赵越,刘衍珩,余雪岗,魏达,单长伟,赵洋3 . 基于模式挖掘与匹配的移动轨迹预测方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(05): 1125 -1130 .
[9] 刘治华,李成,王春丽 . 微观条件下的材料表面摩擦学性能测试[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 95 -99 .
[10] 吴晓岚,王世刚,纪腾飞,李强 . 基于多帧间的差的视频对象提取方法及其在DSP上的实现[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(01): 219 -223 .