《鋼管混凝土拱橋動(dòng)力特性分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、http://www.paper.edu.cn鋼管混凝土拱橋動(dòng)力特性分析孔祥利河海大學(xué)土木工程學(xué)院，南京（210098）E-mail:kong_xl@163.com摘要：鋼管混凝土拱橋力學(xué)模型有多種簡化模擬方式,但每種模擬方式是否都能比較接近地反應(yīng)出拱橋的真實(shí)動(dòng)力特性及其對(duì)動(dòng)力特性影響有多大，還尚未研究。本文將建立三種不同的有限元力學(xué)模型，分析其不同的模擬方式對(duì)拱橋動(dòng)力特性的模擬是否相近。關(guān)鍵詞：鋼管混凝土拱橋；雙單元法；換算截面法；脊梁式；動(dòng)力特性1.前言建立合適的動(dòng)力模型是分析出鋼管混凝土拱橋真實(shí)動(dòng)力特性的必備條件，因此如何建立合適

2、的動(dòng)力模型是動(dòng)力分析的關(guān)鍵之處。模型建立過程就是將實(shí)際的鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)通過力學(xué)抽象，進(jìn)而簡化成為能用于力學(xué)分析的空間模型。力學(xué)模型不可能完全按照實(shí)橋的構(gòu)造來模擬，必然會(huì)作出一些簡化，模型的簡化須使力學(xué)模型盡可能地符合實(shí)際結(jié)構(gòu)。本文對(duì)同一座鋼管混凝土拱橋模擬出三種模型，分析不同模型對(duì)鋼管混凝土拱橋的動(dòng)力特性影響。2.鋼管混凝土拱橋模型簡介2.1總體設(shè)計(jì)全橋孔跨布置為20+256+20+16=312m(圖1)，其中主跨為256m中承式鋼管混凝土拱橋,[1]邊跨為2孔20m和1孔16m鋼筋混凝土簡支T梁，橋面在梁端與橋臺(tái)接縫處設(shè)置伸縮縫。

3、圖1鋼管混凝土拱橋平、立面布置（單位：mm）-1-http://www.paper.edu.cn2.2主拱拱肋主橋?yàn)殡p肋拱，矢高50.155m，計(jì)算跨徑248m，矢跨比為1/4.945。每片拱肋由4-1000鋼管混凝土組成，用綴板(橫向平聯(lián)板)、綴條(腹桿)連接成為鋼管混凝土格構(gòu)柱。拱軸線是以懸鏈線為基礎(chǔ)的三次樣條曲線，沿拱軸采用變高度(拱腳Hi=4.842m，拱頂Hi=2.4m)、等寬度截面(b=2.4m)，兩條主肋間中心距11.6m，共設(shè)置了17個(gè)橫撐、12個(gè)型撐，每個(gè)橫撐(X型撐)為空鋼管構(gòu)成的桁式梁。2.3拱上立柱及拱肋吊桿拱上

4、立柱采用圓形截面C30鋼筋混凝土柱，直徑隨立柱高度的不同而采用900、800兩種；下端以鋼制柱腳支承在拱肋上，上端與橫梁固結(jié)；各類立柱沿橋軸方向的中心距為8.0m。拱肋吊桿采用鍍鋅高強(qiáng)低松弛鋼絲束，R=1860MPa，用OVM-LZM型冷鑄鐓頭錨于主拱拱肋的上綴板及橫梁的下緣，并以橫梁的下端作為高程調(diào)整端；各類立柱沿橋軸方向的中心距為8.0m。2.4拱上橫梁及縱梁計(jì)算跨徑均為11.6m，普通橫梁長12.6m，加長橫梁(用于橋面與主拱肋的相交區(qū))長18.70m；靠近橋面與主拱拱肋相交處的第一根吊桿下的橫梁為C50預(yù)應(yīng)力混凝土梁，其余橫梁均

5、為C40鋼筋混凝土梁。普通橫梁處縱梁：縱梁的計(jì)算跨徑為8.0m，截面形式為T梁，預(yù)制長度為7.7m，每跨由9片8m縱梁組成；縱梁預(yù)制架設(shè)就位后與橫梁用濕接頭連接，濕接頭的長度為0.6m，然后在縱梁上現(xiàn)澆8cm厚C40鋼筋混凝土后澆層。運(yùn)營狀態(tài)下縱梁為支承在橫梁上的彈性支承連續(xù)梁。加長橫梁間縱梁：縱梁的計(jì)算跨徑為8.0m和16.0m兩種,截面形式均為T梁；8m跨由9片車行道縱梁和4片人行道縱梁組成；16m跨由5片車行道縱梁和2片人行道縱梁組成；8m跨和16m跨之間采用橋面連續(xù)構(gòu)造。3.鋼管混凝土拱橋的模擬假設(shè)對(duì)于鋼管混凝土拱橋的模擬，主要

6、是在兩個(gè)方面有不同的模擬：[2]一個(gè)是鋼管混凝土拱橋拱肋的模擬，主要有三種假設(shè)：換算截面法、雙單元法、鋼管混凝土單元法。鋼管混凝土單元法雖然更為符合實(shí)際情況，但目前還停留在理論研究階段，不夠成熟，很難應(yīng)用于工程實(shí)踐中，因此拱肋的模擬主要為換算截面法與雙單元法這兩種，而這兩種方法是否比較接近有效地反應(yīng)橋梁的動(dòng)力特性和抗震特性還尚為作過研究。[3]另一個(gè)是鋼管混土拱橋橋面的模擬，主要有脊梁式、П型模式、雙主梁式、嚴(yán)密的梁板式。脊梁式這種模式建模簡單，是目前計(jì)算中使用較多的一種模式，它能很好地模擬主梁的剛度系統(tǒng)和質(zhì)量系統(tǒng)，但是橫梁的剛度和主梁

7、的翹曲剛度不能充分考慮；П型模式和雙主梁式建模相對(duì)脊梁式比較復(fù)雜，耗時(shí)多，而且還不能很好地反應(yīng)橋梁的動(dòng)力特性和抗震特性，因此使用的較少；嚴(yán)密的梁板式雖然建模最為復(fù)雜，耗時(shí)也多，但它是完全按照實(shí)橋的組成來模擬橋面系，因此模型更接近于實(shí)際情況，能較準(zhǔn)確地反映了截面的受力特性，認(rèn)為采用該模型計(jì)算所得的結(jié)果已基本符合實(shí)際情況。脊梁式建模與嚴(yán)密的梁板式建模作個(gè)比較是很有意義的，如果脊梁式模型的動(dòng)力特性和抗震性能與梁板式模型比較接近，那么按脊梁式建-2-http://www.paper.edu.cn模比較簡單而且計(jì)算也更省時(shí)，并還能很好地反應(yīng)橋梁的

8、真實(shí)動(dòng)力特性和抗震性能。4.不同模型的動(dòng)力特性分析本文根據(jù)拱肋和橋面的不同模擬方式建立三種模擬模型：換算截面法+嚴(yán)密的梁板式模型（模型I），雙單元法+嚴(yán)密的梁板式模型（模型II）和換算截面法+脊梁式模型（模