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1、第41卷第3期Vol.41，No.32015年6月SichuanBuildingMaterialsJune，2015钢管混凝土拱桥动力特性影响因素研究陈汉虎,项华杰(中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北武汉430056)摘要:对中承式钢管混凝土拱桥的动力特性相关影响因素进行了计算与分析,并得出了一些有用的结论,希望为工程技术人员提供一些参考意义。关键词:中承式钢管混凝土拱桥;动力特性;影响因素中图分类号:U448．22文献标志码:B文章编号:1672-4011(2015)03-0101-02DOI:10.3969
2、/j.issn.1672-4011.2015.03.0500前言图1结构离散模型拱桥因为其经济适用、丰富多样的造型而深受人们的2动力特性影响因素分析喜爱。与其他桥梁的发展类似,拱桥由于受诸多因素的限桥梁结构的动力特性包括自振频率、振型及阻尼比,制制约,其发展历程可以概括为石拱桥、钢拱桥、钢筋混反映了结构的刚度大小,它是结构动力特性分析的重要基凝土拱桥、钢管混凝土拱桥等几个阶段。钢管混凝土拱桥础。结构的自振特性受结构的组成体系、刚度、质量分布、由于承载能力大、跨越能力强、抗震性能优良、施工简单[3][1-2]支承条件等
3、因素的影响。而被广泛地应用于实际工程项目中。鉴于目前钢管混凝土拱桥以大跨径、轻型为发展方向,2．1不同部位的横撑对动力特性的影响所以其动力特性愈加被重视,例如地震、风振等作为桥梁由于钢管混凝土拱桥的跨径不断增大且材料强度的不典型的动力问题是钢管混凝土拱桥所必须面对的,故对影断提高,其侧向稳定问题显得愈加重要。在实际项目中,响钢管混凝土拱桥的动力特性的一些因素进行研究很重要。人们一般通过设置横向连续来解决钢管混凝土拱桥的侧向本文以某中承式钢管混凝土拱桥为例,以影响该桥动稳定问题,笔者计算分析了以下三种工况的动力特性:工
4、力特性的一些因素为研究对象,利用桥梁专用有限元软件况一原桥型、工况二仅去掉拱顶横撑、工况三仅去掉拱脚Midas/Civil对其动力特性进行分析计算。通过本文的分析横撑,结果见表1。论述,希望能对后续的大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性表1不同部位的横撑布置情况下的动力特性Hz研究提供一些参考。频率振型工况一工况二工况三1工程概况及有限元模型主拱肋一阶正对称横弯0．3580．3600．357梁拱反对称横弯0．3930．3930．3921．1工程简介梁拱一阶反对称竖弯0．7060．7060．706该桥为跨度220m的中承式柔
5、性系杆钢管混凝土拱桥,主拱肋一阶反对称横弯0．7070．6060．706桥净宽(27+2×2．5)m,双向6车道;主拱为变截面悬链主拱肋二阶正对称横弯0．8760．8740．874线钢管混凝土桁架拱桥。拱肋高度从拱顶3．5m逐渐变到梁拱一阶正对称竖弯0．9900．9910．990拱脚5．5m,拱肋宽度不变,2．0m;计算跨径L=210m,主拱肋二阶反对称横弯1．1691．1331．159计算矢高f=60m。主拱圈采用钢管组成的桁式主拱肋,管梁拱一阶反对称扭转1．2121．1891．211内浇筑混凝土,拱肋间采用不填充
6、混凝土的空钢管来设置从表1可以看出:①工况一至工况三的面外基频在了12道横撑。吊杆合计42对,间距7m,每根吊杆由s0．357~0．360Hz之间浮动,但面内基频保持在0．706Hz,25ϕ15．2的平行钢绞线组成,fpk=1860MPa。j由此可知主拱肋面外基频要小于面内基频;②由工况一与1．2有限元模型工况二比较可知,主拱肋一阶反对称横弯振型频率由0．707该桥采用桥梁专用有限元软件Midas/Civil来建立分析Hz降至0．606Hz;由工况一与工况三比较可知,拱脚横撑模型。其中拱肋、立柱、横撑、纵梁及横梁采用
7、具有拉、对动力特性的影响较小;③由工况一至工况三对比可知,压、剪、弯和扭的变形刚度的梁单元模拟;拱肋间的桥面板采用板单元模拟;主梁与立柱采用主从约束来模拟;拱横撑布置对防止桥梁的整体扭转具有一定的作用,尤其是脚采用约束6个方向的自由度来模拟。全桥一共有2388个拱顶处横撑对其影响较大。节点、4878个单元。该桥的离散模型如图1所示。2．2横撑刚度对动力特性的影响为了分析横撑刚度的影响,现建立了以下五种工况。工况一为实桥模型,工况二~工况五的横撑刚度分别是实作者简介:陈汉虎(1985-),男,湖北孝昌人,助理工程师,研
8、究方向:桥梁结构设计理论。桥横撑刚度的0．5、2、3、4倍。由于结构的各阶模态对应·101·Vol.41，No.3第41卷第3期June，2015SichuanBuildingMaterials2015年6月的振型变化不大,所以在此不给出其振型特点,表2是工表4拱肋刚度不同情况下的自振频率Hz况一~工况五的自振频率计算结果。模型第一阶第二阶第三
