钢管混凝土拱桥动力特性分析VIP免费

http://www.paper.edu.cn-1-钢管混凝土拱桥动力特性分析孔祥利河海大学土木工程学院，南京（210098）E-mail:kong_xl@163.com摘要：钢管混凝土拱桥力学模型有多种简化模拟方式,但每种模拟方式是否都能比较接近地反应出拱桥的真实动力特性及其对动力特性影响有多大，还尚未研究。本文将建立三种不同的有限元力学模型，分析其不同的模拟方式对拱桥动力特性的模拟是否相近。关键词：钢管混凝土拱桥；双单元法；换算截面法；脊梁式；动力特性1.前言建立合适的动力模型是分析出钢管混凝土拱桥真实动力特性的必备条件，因此如何建立合适的动力模型是动力分析的关键之处。模型建立过程就是将实际的钢管混凝土拱桥结构通过力学抽象，进而简化成为能用于力学分析的空间模型。力学模型不可能完全按照实桥的构造来模拟，必然会作出一些简化，模型的简化须使力学模型尽可能地符合实际结构。本文对同一座钢管混凝土拱桥模拟出三种模型，分析不同模型对钢管混凝土拱桥的动力特性影响。2.钢管混凝土拱桥模型简介2.1总体设计全桥孔跨布置为20+256+20+16=312m(图1)，其中主跨为256m中承式钢管混凝土拱桥,边跨为2孔20m和1孔16m钢筋混凝土简支T梁，桥面在梁端与桥台接缝处设置伸缩缝[1]。图1钢管混凝土拱桥平、立面布置（单位：mm）http://www.paper.edu.cn-2-2.2主拱拱肋主桥为双肋拱，矢高50.155m，计算跨径248m，矢跨比为1/4.945。每片拱肋由4-1000钢管混凝土组成，用缀板(横向平联板)、缀条(腹杆)连接成为钢管混凝土格构柱。拱轴线是以悬链线为基础的三次样条曲线，沿拱轴采用变高度(拱脚Hi=4.842m，拱顶Hi=2.4m)、等宽度截面(b=2.4m)，两条主肋间中心距11.6m，共设置了17个横撑、12个型撑，每个横撑(X型撑)为空钢管构成的桁式梁。2.3拱上立柱及拱肋吊杆拱上立柱采用圆形截面C30钢筋混凝土柱，直径随立柱高度的不同而采用900、800两种；下端以钢制柱脚支承在拱肋上，上端与横梁固结；各类立柱沿桥轴方向的中心距为8.0m。拱肋吊杆采用镀锌高强低松弛钢丝束，R=1860MPa，用OVM-LZM型冷铸镦头锚于主拱拱肋的上缀板及横梁的下缘，并以横梁的下端作为高程调整端；各类立柱沿桥轴方向的中心距为8.0m。2.4拱上横梁及纵梁计算跨径均为11.6m，普通横梁长12.6m，加长横梁(用于桥面与主拱肋的相交区)长18.70m；靠近桥面与主拱拱肋相交处的第一根吊杆下的横梁为C50预应力混凝土梁，其余横梁均为C40钢筋混凝土梁。普通横梁处纵梁：纵梁的计算跨径为8.0m，截面形式为T梁，预制长度为7.7m，每跨由9片8m纵梁组成；纵梁预制架设就位后与横梁用湿接头连接，湿接头的长度为0.6m，然后在纵梁上现浇8cm厚C40钢筋混凝土后浇层。运营状态下纵梁为支承在横梁上的弹性支承连续梁。加长横梁间纵梁：纵梁的计算跨径为8.0m和16.0m两种,截面形式均为T梁；8m跨由9片车行道纵梁和4片人行道纵梁组成；16m跨由5片车行道纵梁和2片人行道纵梁组成；8m跨和16m跨之间采用桥面连续构造。3.钢管混凝土拱桥的模拟假设对于钢管混凝土拱桥的模拟，主要是在两个方面有不同的模拟：一个是钢管混凝土拱桥拱肋的模拟，主要有三种假设[2]：换算截面法、双单元法、钢管混凝土单元法。钢管混凝土单元法虽然更为符合实际情况，但目前还停留在理论研究阶段，不够成熟，很难应用于工程实践中，因此拱肋的模拟主要为换算截面法与双单元法这两种，而这两种方法是否比较接近有效地反应桥梁的动力特性和抗震特性还尚为作过研究。另一个是钢管混土拱桥桥面的模拟[3]，主要有脊梁式、П型模式、双主梁式、严密的梁板式。脊梁式这种模式建模简单，是目前计算中使用较多的一种模式，它能很好地模拟主梁的刚度系统和质量系统，但是横梁的刚度和主梁的翘曲刚度不能充分考虑；П型模式和双主梁式建模相对脊梁式比较复杂，耗时多，而且还不能很好地反应桥梁的动力特性和抗震特性，因此使用的较少；严密的梁板式虽然建模最为复杂，耗时也多，但它是完全按照实桥的组成来模拟桥面系，因此模型更接近于实际情况，能较准确地反映了截面的受力特性，认为采用该模型计算所得的结果已基本符合实际情况。脊梁式建模与严密的梁板式建模作个比较是很有意义的，如果脊梁式模型的...