多跨连续梁桥动力特性分析

合集下载

简答简支体系梁桥,悬臂体系梁桥,连续梁桥力学特点

简答简支体系梁桥,悬臂体系梁桥,连续梁桥
力学特点
简支体系梁桥、悬臂体系梁桥以及连续梁桥的力学特点如下：
简支体系梁桥：其结构为静定结构，没有多余的约束，支座位移对结构内力没有影响；支座反力仅有竖向力，没有水平力；结构在均布荷载作用下跨中弯矩最大，挠度曲线为抛物线形式；支座处剪力最大，弯矩为零。

悬臂体系梁桥：和简支梁桥一样，都属于静定体系，其内力不受基础不均匀沉降的影响；从桥的立面上看，在桥墩上只需布置一排沿墩中心布置的支座，从而可减小桥墩的尺寸。

连续梁桥：在支座处增大梁高，减小跨中正弯矩，与简支梁相比，减小跨中正弯矩，使桥梁恒载减小，自重减轻；在跨径大于80m的大跨度预应力混凝土连续梁桥，一般主梁采用变高度形式，高度变化基本与内力变化相适应。

大跨度连续刚构桥的动力特性分析

大跨度连续刚构桥的动力特性分析欧文春(广西生态工程职业技术学院，广西柳州545000)喃要】以某预应力混凝土连续刚构桥为研究对象，运用大型通用有限元软件A N SY S 建立该桥的空间有限元模型，对其动力栉}生进行计算分析，得到了该桥的自振频率和振型，并与环境振动实测结果进行比较。

得出一些有益结论。

可为抗震、抗风的研究奠定一定的基础。

[关键词]连续刚构桥；自振频率；振型1工程概况某大桥主跨上部构造为三跨预应力混凝土变截面连续刚构，跨径组合为62．05+95+62．05m ，全桥长220．20m 。

边跨与中跨之比为O ．65，主墩与梁固结处梁高5．5m ，边跨直线段与主跨跨中合拢段梁高均为2．6m 。

桥墩采用双肢薄壁墩，平面尺寸为2—1．1x4．1m ，双肢净间距为4．8m ，墩高分别为53m 、40m ，基础均采用嵌岩桩，桥墩及桥台的桩径分别为1B m 、1．5m 。

全桥梁部横断面采用单箱单室箱形截面，箱梁顶面宽为&1m ，底面宽为4．1m ，项部外侧箱梁的挑臂长为2．O r e ，梁底下缘及底板上缘均按二次抛物线变化。

箱梁顶板厚度为020m ，腹板厚度为0．5m ，底板厚度在020m ～0．50m 之间变化。

2有限元模型建立本文采用大型有限元结构分析通用软件A N S Y S 建立该大桥的空间有限元模型。

箱形截面梁和薄壁墩采用bea m l 89梁单元模拟，该单元可根据梁实际截面形状进行用户自定义截面，共自定义截面类型19种；承台和桩基础均分别采用8节点的s ol i d45块体单元和pi pel 6管桩单元模拟；桥面的非结构构件简化为分布质量块，采用m as s 21质量单元，均布于桥主梁单元相应节点上。

该有限元模型中的材料参数按规范取值，共有单元6842个，节点7852个，见图1。

I ～’’j。

图1全轿空『日】有限捌。

3理论计算结果采用子空间迭代法计算该桥的前15阶频率和振型，前4阶频率及振型见表1，振型见图2：表l 频率实*惜与理论计算值(频率单位：H Z)阶数理论计算值脉动法实测值余波实测值叛型1—0．加O 53O ．53横向阶r …-一u-…——…二t t ，：…一--一‘262‘082112横向■阶h ‘‘…’‘……‘‘一～…。

混凝土连续梁桥的动态性能测试分析

ｔａｄｅｓａｒｕｉｉｅｔａｒｕｔｔａｐｅｃｌｃｉｆｔｅｓｅｏｉｓｉａｇｅｑｕａｉｉｓ，ｒｎｓｕｃｒｅｔｌｚｄｏｃｒｙｏｈｅｓｍｌｏｌｅｔｎｇｏｈｅｍａｕｒｐｎｔｎｌｒｎｔｔｅ
（ｈｏｖｌＥｎｎｅｉｇ，Ｈｅｅｎｖｒｉｙｏｃｎｏ￣ｏｌｏｆＣｉｉｇｉｅｒｎｆｉＵｉｅｓｔｆＴｅｈｏｌｇｙ，Ｈｅｅ３０ｆｉ２００９，Ｃｈｉａｎ）
ＡｂｔａｔＴｈｔｕｔｒｌｄｎｍｉｓｔｓｉｇｏｈｕｌｃｎｒｔｏｔｎｏｓｂａｒｄｅｗｉｈｍｕｔ— ｓｒｃ：ｅｓｒｃｕａｙａｃｅｔｎｆｔｅｂｉｏｃｅｅｃｎｉｕｕｅｍｂｉｇｔｔｌｉｓａｓｉｖｓｉａｅ．Ｔｈｅｈｄｏｅｅｔｎａｈｓａｎｔｒｓａｏｔｄ，ｎｎｙａｓａｌｎｍｂｒｏｐｎｉｎｅｔｇｔｄｅｍｔｏｆｄｔｃｉｇｅｃｐｎｉｕｎｉｄｐｅａｄｏｌｍｌｕｅｆ
ｔｎｔｅｆｅｕｎｉｓａｄｍｏｅｆｓｒｃｕｅｖｂａｉｎｃｎｂｅｓｒｄｈｅｈｒｑｅｃｅｎｄｓｏｔｕｔｒｉｒｔｏａｅｍａｕｅ．Ａｒｃｉａｘｍｐｅｉｒｓｎ — ｐａｔｃｌａｅｌｓｐｅｅｔｅａｄｔｅｔｅｒｔｃｌａｕｓｏｈｒｄｅｖｂａｉｎａｅｄｒｖｄｂｓｆｔｅａａｙｉｅｈｄｆｒｃｎｄ，ｎｈｈｏｅｉａｌｅｆｔｅｂｉｇｉｒｔｏｒｅｉｅｙｕｅｏｈｎｌｓｓｍｔｏｏｏ — ｖｔｎｏｓｂａｔｕｔｒ．Ｔｈｅｔｓｉｇｒｓｌｓａｅｉｏｄａｒｅｎｔｈｈｏｅｉａａｃｌｔｎ．ｉｕｕｅｍｓｒｃｕｅｅｔｎｅｕｔｒｎｇｏｇｅｍｅｔｗｉｈｔｅｔｅｒｔｃｌｌｕａｉｓｃｏＫｅｒｓ：ｏｃｅｅｃｎｉｕｕｅｍｒｄｅ；ｄｎｍｉｅｔｎｙｗｏｄｃｎｒｔｏｔｎｏｓｂａｂｉｇｙａｃｔｓｉｇ；ｆｅｕｎｉｓａｄｍｏｅｆｖｂａｉｎｒｑｅｃｅｎｄｓｏｉｒｔｏ

对称式连续刚构桥动力性能分析及试验验证

对称式连续刚构桥动力性能分析及试验验证摘要：连续刚构桥是墩梁固结的连续梁桥，与同类桥型相比，连续刚构桥保持了上部构造连续梁的属性，但是跨越能力更大，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低，因此近些年在公路建设中得到了广泛应用。

多跨连续刚构桥在主跨跨中设铰，两侧跨径为连续体系，可利用边跨连续梁的重量使t构做成不等长悬臂，以加大主跨的跨径。

典型的连续刚构体系为对称布置，采用平衡悬臂施工方法修建，但是有时由于地域条件的限制，连续刚构体系有时也采用非对称布置。

由于连续刚构桥与普通的桥型（如连续t梁）相比，主跨跨径较大，受汽车荷载作用的时间长，车桥耦合振动明显。

因此本文以金沙特大桥为背景，对该桥的动力性能进行有限元分析计算，同时进行试验验证，以此得出一些有益于对称式连续刚构桥的结论与建议，同时为桥梁运营以后的健康检测和状态评估提供可靠的参考依据。

关键词：连续刚构有限元分析荷载试验动力性能中图分类号：u448.23 文献标识码： a 文章编号：1. 工程概况：金沙特大桥主桥的孔跨布置为86m+160m +86m，主桥采用变截面预应力混凝土连续刚构箱梁，设计荷载为公路-i 级，桥面宽度为11.0m（行车道）+2×0.5m（防撞护栏），地震动峰值加速度取值为0.05g，桥面纵坡为单向2.5%。

主桥桥跨布置见图1，主桥结构横断面布置见图2。

图1主桥桥跨布置图（单位：cm）图2主桥结构典型断面布置图（单位：cm）有限元分析及计算结果采用大型通用有限元分析软件midas建立了该桥的计算模型并对其动力性能进行了分析。

在建模过程中，结合混凝土的材料特性和连续刚构桥的受力特点，为准确、全面分析该桥的动力特性，建模过程中主要考虑了以下几方面的工作：（1）主梁和墩柱混凝土的强度一样，均采用c55设计强度。

（2）主梁和墩柱交接处需采用刚域条件进行设置，以保证计算更加接近实际受力情况。

同时注重模型边界条件的设置，本桥模型墩柱底部采用固结，两跨边梁端部采用铰接。

三跨连续梁桥的振动方程

三跨连续梁桥的振动方程悬索桥和吊桥是常见的桥梁形式，三跨连续梁桥也是一种常见的桥梁形式。

对于三跨连续梁桥，如何解决它的振动问题是非常重要的，这就需要用到三跨连续梁桥的振动方程。

第一步：了解三跨连续梁桥的结构特点三跨连续梁桥是由三个跨度相连的连续梁桥组成的，每一跨都由独立的连续梁桥组成。

在每个跨度之间设置了支座，使得三个梁桥能够互相连接，形成一座完整的桥梁。

因为每个跨度都是独立的，所以在桥梁的振动方程中，需要考虑每个跨度的特性。

第二步：推导三跨连续梁桥的振动方程三跨连续梁桥的振动方程是基于点对点法的。

对于每一个跨度，都可以列出如下的振动方程：$$(M+\frac{mL^2}{3})\frac{\partial^2}{\partialt^2}y(x,t)+EI\frac{\partial^4}{\partial x^4}y(x,t)+q(x,t)=0$$ 其中，$M$是主梁的质量，$L$是跨度长度，$m$是副梁的质量，$E$是杨氏模量，$I$是截面惯性矩，$q(x,t)$是荷载，$y(x,t)$是振幅。

由于三跨连续梁桥是由三个跨度相连的连续梁桥组成的，所以整座三跨连续梁桥的振动方程应该是三个跨度的振动方程之和：$$(M_1+\frac{m_1L_1^2}{3})\frac{\partial^2}{\partialt^2}y_1(x,t)+EI_1\frac{\partial^4}{\partialx^4}y_1(x,t)+q_1(x,t)$$$$+(M_2+\frac{m_2L_2^2}{3})\frac{\partial^2}{\partial t^2}y_2(x,t)+EI_2\frac{\partial^4}{\partialx^4}y_2(x,t)+q_2(x,t)$$$$+(M_3+\frac{m_3L_3^2}{3})\frac{\partial^2}{\partial t^2}y_3(x,t)+EI_3\frac{\partial^4}{\partialx^4}y_3(x,t)+q_3(x,t)=0$$第三步：求解振动方程三跨连续梁桥的振动方程可以通过有限元法进行求解。

两等跨连续梁的模态分析试验

两等跨连续梁的模态分析试验吴晶;袁向荣【摘要】A modal analysis test of two-span continuous beams has been carried out with the DASPsoftware in this paper.The first two order frequency and damp ratio of these continuous beams areobtained.Simultaneously,the two-span continuous beams model has been built by the Midas Civil software,and the algorithm has been performed.Then,a comparison has been made by the algorithm result and modal analysis result.The results show that： the test result is consistent with the finite element analysis result,with the frequency deviation in 5%.It is feasible to get modal parameters of the continuous beams by modal analysis experiment.%用DASP软件对两等跨连续梁进行实验模态分析,得出该连续梁的前二阶频率及其阻尼比。

同时用Midas Civil软件建立了有限元模型并进行了计算,并将其计算结果与模态分析结果相比较,结果表明：试验结果与有限元分析结果较吻合,频率误差在5%以内,说明用模态分析实验方法获得连续梁模态参数是可行的。

【期刊名称】《长春工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(013)001【总页数】3页(P1-2,26)【关键词】连续梁;模态分析;有限元分析;模态参数【作者】吴晶;袁向荣【作者单位】广州大学土木工程学院,广州510006;广州大学土木工程学院,广州510006【正文语种】中文【中图分类】U446.10 引言通过实验模态分析可以得到结构的基频、阻尼比等参数，从而对已有结构进行分析和评价。

连续梁桥动力特性的初步分析

３０见图１２ｍ，。
图２
仿翼模型图
该桥的主梁通过壳单元和实体单元模拟。壳单元用来模拟箱形截面；跨的实心部分用实体单元模拟；与跨的连接部单跨分靠实体与高强度的轻质的壳连接，具体做法是：连接主体采用实体单元，在实体单元的外围加上高强度的轻质的壳单元，以确保连接部分有足够的刚度。桥墩用梁单元模拟，值得注意的是：因为一个节点只能与另一个节点发生耦合。而桥墩上主
收稿日期：０７０ — ７２０ — ９１
维普资讯
８８
安
徽
建
筑
２０年第１总第１８）０８期（５期
连续梁桥动力特性的初步分析
ＩｉａａｙｉｆｈｙａｃＲｅｐｎｅｏｅＢｒｇｔｎｔｌｉＡｎｌｓｓｏｅＤｎｍｉｓｏｓｆｈｉｅｗｉＣｏｎｉｕｕａｔｔｄｒｃ．ｎｅｔｅｎｉｎｎ，ｅａｔｌｔｄｃｓｏｓＳｒｊｔｏｍｋａｙｉｏｅｙａｉｓｏｓｕｅｏｔｎｐｅｎｃｕｙｄｒｈｖｏｍｅｔｔｒｃｅｎｒｕｅｗｔｕｅｉｉａＵｅｒｈｉｉｏｈｏＡＮＹＳｉａｏａｅａｌｓｆｎｍｃｅｐｎｅｏａｎｐｅｔｃｎｓｔｄｈｒｆ
图１某特大桥立面图
结构比较复杂，以模型的节点数和单元数比较多：所节点数为６３，２５单元数为６１。７３
３连续梁桥仿真分析模型
本文借助ＡＳＳＮＹ软件仿真某预应力混凝土连续梁特大

三跨连续梁桥动力特性分析

三跨连续梁桥动力特性分析第一章在桥梁设计中，动力特性的研究尤为重要。

对动力特性进行分析与研究最主要的原因是为了避免共振。

本文通过比较惯性矩变化导致的刚度分配变化和跨径布置对多跨变截面连续梁桥自振特性的影响，并运用有限元软件对三跨连续梁桥进行动力特性分析，得出三跨连续梁桥的自振频率的变化规律，从而为冲击系数的合理取值提供依据。

1.1多跨连续梁桥的跨径布置连续梁桥分为等截面连续梁桥和变截面连续梁桥。

等截面连续梁桥可以选用等跨布置和不等跨径布置两种布置方式。

等跨布置的跨径大小主要取决于分孔是否经济和施工技术条件等。

当桥梁按照等跨径布置会使标准跨径较大时，为了减少边跨的正弯矩，将边跨跨径取小于中跨的结构布置，即不等跨布置，一般边跨与中跨跨长之比在0. 6-0. 8之间，边跨与中跨跨长之比简称边中跨比。

当连续梁桥主跨的跨径接近或者大于70m时，若主梁仍然釆用等截面的布置方式，在恒载和活载作用时，将会出现主梁支点截面的负弯矩比跨中截面的正弯矩大很多。

为了使受力更加合理和建造更加经济，此时，釆用变截面连续梁桥的设计，不仅更加经济，也使受力更加符合要求，高度变化和内力变化基本相适应。

对于跨径，变截面连续梁桥立面一般采用不等跨径布置。

对于三跨以上的连续梁桥，除边跨之外，其余中间跨一般采用等跨径布置以方便施工。

对于多于两跨的连续梁桥，其跨径比一般为0. 6-0. 8左右。

当釆用箱形截面的三跨连续梁桥时, 该比值甚至可减少至0. 5-0.7,当接近0.618时，桥跨变化会显得平顺、流畅, 较为美观。

此时，连续箱梁的梁高宜采用变高度设汁，其底曲线采用折线（釆用折线形截面布置可使构造简单、施工方便）、二次抛物线和介于折线与二次抛物线之间的1. 5-1. 8次抛物线的设计形式，从而使底曲线变化规律与连续梁弯矩变化规律基本接近。

1.2分析动力特性的原因所谓动力特性是指自振周期（自振频率）、振型、阻尼比三个主要方面。

分析与研究动力特性的首要原因是为了了解自振频率及振型以在桥梁设计时避开共振。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

２００８．
［２］高大峰，张静娟，刘伯栋．大跨径预应力混凝土连续梁桥地震反应分析［Ｊ］．自然灾害学报，２００９（３）：４３— ４７．［３］范立础，卓卫东．桥梁延性抗震设计［Ｍ］．北京：人
交通科技，２００９（５）：３５— ３６．
［５］ＪＴＧＤ６２ — ２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［Ｓ］．［６］邵旭东．长沙湘江南大桥技术经济分析［Ｃ］．中国公路学会１９９７年桥梁学术讨论会论文集．１９９７：３８— ４１．
内，而柔性长周期体系在连续梁桥抗震设计中是最好的选择，可以在某些桥墩上设置纵向竖缝，这样可以通过减小某些桥墩横向刚度的方法来改善整个结构
多的模态进行计算。
参考文献：
［１］姚铃森．桥梁工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社．
横桥向的刚度均匀性对连续梁桥的抗震能力有较大
梁桥抗震设计时或者旧桥修复时，应尽可能使整体结
构的刚度分布比较均匀，使全桥的位移峰值降至最小，同时也可以使全桥的受力状态得到改善。另外，上部结构会对起到放大地震力的作用，而
影响，可通过采用分联方式或者增强横向联系刚度的方法来提高抗震能力。综上所述，多跨连续梁１阶模态为横向弯曲，因此，在抗震设计中应首先满足结构的横桥向抗震性能；在采用反应谱分析多跨连续梁结构时，应采用较
增多，沥青混凝土的静止流动极限增加，所铺成的路面结构强度也增高。因此，在美国建造永久性道路时经常采用高碎石含量粗粒式沥青混凝土。碎石含量
可以达到９０％；在德国，同样对路面持力层采用多碎
石沥青混合料，其碎石含量为６０％～７５％；俄罗斯的国家规范也规定了高孔隙碎石沥青中的碎石含量为６０％一８５％。这种大粒径、高孔隙率的沥青｝昆凝土，除了能提高抗滑移稳定性外，还有较好的排水能力，可以顺畅地把水排到路基之外，还可以减少来自基层的反射裂缝的形成，具有隔断裂缝传播的功能。因此，在设计最合理的路面结构时，大粒径、高孔隙率沥青混凝土应做为首选。
民交通出版社，２００１．
体系的受力状态。
在本连续梁桥中可以采用分联方式或者增强力状态，
提高抗震能力。
［４］王国朋．简支Ｔ梁桥的动力性能检测试验［Ｊ］．山西
安风华：沥青路面车辙的形成及防治沥青ｔ昆凝土的抗滑移稳定性，很大程度上取决于
矿料的质量和组成。随着碎石的粒径增大和含量的
现有的研究指出，提高沥青｝昆凝土抗滑移稳定性
最有效的方法是提高碎石含量和大粒径矿料的联合作用，此时，在碎石骨架中，大粒径碎石可以直接啮合，使骨架稳定，避免发生塑性下沉形成车辙。沥青碎石马蹄脂的高使用性能，不仅在表面，而且在下层也有突出的表现。因此，包括芬兰、德国、瑞典和俄罗斯等很多国家都乐于采用它铺筑路面下层。
４结语
采用高碎石含量的大粒径碎石混凝土做为非刚
性路面的基层（或垫层），能保证碎石直接啮合使骨架
稳定，从而可避免车辙形成，是一种预防公路出现车
辙的最有效方法。
（上接第７６页）
较大的影响。研究表明在连续梁桥的横桥向，影响桥墩顶位移及桥墩底应力大小的最主要因素为转动位移，也是影响抗震能力的关键因素。因此，在对连续系数较小，因此，当采用反应谱分析时，应采用较多的模态进行综合计算。（４）多跨连续梁桥的基频较大，其在地震作用下可能会受到较大的动力作用，因此，对改型桥梁进行合理的抗震设计是十分必要的。（５）
这种作用跟地基土的种类密切相关。修筑在软弱地
基上桥梁，大部分的地震能量集中在长周期范围内，
而刚性的短周期结构能够较好地避免大强度的反应，因此需要采取转移分联方式并增大关键点横桥向刚度的办法，使得整体刚度得到均匀分布，以达到改善结构体系的受力状态的目的。如果桥墩在坚硬土层或者岩石地基上，那么地震能量集中在短周期范围