工字形变截面无铰拱平面外自由振动分析
冯灿亮
胡真智
卢汉文
陈舟
佛山大学土木与交通学院,广东佛山 528225
摘要：对拱截面高度按自然常数e为底的指数函数变化的工字形薄壁变截面,通过假设满足固接边界条件的近似振型,基于拱的变截面特性及弯扭变形分析,构建了体系的动能和弹性势能.利用Hamiltonian变分原理导出了工字形变截面无铰拱的面外弯扭自由振动微分方程,给出了面外自振频率解析解,将解析解与ANSYS有限元模态分析结果进行对比,验证了解析解的正确性.在此基础上,分析了截面变化参数β(拱脚与拱顶截面高度之比),圆心角2Θ,面外长细比S/ry等参数对自振频率的影响.分析结果表明:面外振动基频对应的以侧向位移为主导的单波正对称振动,其频率ωu随圆心角和面外长细比的增大而降低;另一种为以扭转角为主导的正对称振动,其频率ωθ随圆心角的增大而增大,但随面外长细比增大而降低.自振频率ωu,ωθ均随截面变化参数β增加而增加,因此采取拱脚截面高度相比于拱顶的大的设计可使拱的动力性能增强.
关键词：自由振动变截面拱平面外自振频率Hamiltonian原理
分类号：TU311.3(建筑结构)
资助基金：国家自然科学基金(51908146)
论文发表日期：2025-05-31
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 84-91 )
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