直桥与弯桥动力特性对比分析

文章编号:100926825(2009)2620311202直桥与弯桥动力特性对比分析收稿日期:2009204230作者简介:梅志军(19772),男,工程师,中国瑞林工程技术有限公司,广东深圳　518032李　爽(19782),女,工程师,中国瑞林工程技术有限公司,广东深圳　518032吴　浪(19812),男,硕士,工程师,华东交通大学理工学院,江西南昌　330001梅志军　李爽　吴浪摘　要:针对直桥与弯桥的动力力学性能,采用大型通用有限元软件ANSYS 分别对直线桥,连续弯桥,墩梁固结弯桥建立空间模型,并对其进行模态振型,频率分析,阐述了直、弯桥在动力力学性能上的差异,指出弯桥整体性不如直线桥好。

关键词:直桥,弯桥,动力特性,模态振型中图分类号:U441文献标识码:A0　引言近年来随着高等级公路的修建,由于城市立交桥建设的需要,曲线梁桥成为现代交通工程中的一种重要桥型。

在公路及城市道路的立体交叉工程中,曲线梁桥是实现各方向交通连接的必要手段。

由于弯桥设计比直线桥设计复杂[1],在弯桥设计时通常用折线桥来代替弯桥的设计,即弯桥的设计有一定的近似性[2]。

文章就直、弯桥的动力力学性能[3]进行对比分析,为弯桥设计提供一定参考依据。

1　直、弯桥动力计算分析采用大型通用有限元分析软件ANSYS [5]分别对直线桥、连续弯桥、墩梁固结弯桥建立空间模型,并对其进行模态振型、频率分析。

1.1　直线桥分析1)文中采用一上部结构为(18+3×22+18)m 的五跨连续箱梁桥,两个车道,桥宽为8.5m ,下部结构为柱式墩台的直线桥为计算模型。

其计算模型见图1。

2)直桥模态振型分析。

由直桥的各阶模态振型可以得出,直桥的各阶振型均为整体模态振型(见图2～图5)。

说明直桥一般不会发生局部失稳的现象。

1.2　小半径连续弯桥动力分析1)为与前面直线桥的结果进行对比分析,文中弯桥采用一位于R =75m 的平曲线中,上部结构为(18+3×22+18)m 的五跨连续箱梁桥,两个车道,桥宽为8.5m ,下部结构为柱式墩台为计算模型。

其几何模型见图6。

1)使用插入式振捣器,移动间距控制在振捣器作用半径的1.5倍以内,与侧模保持50mm ～100mm 的距离;插入下层混凝土50mm ～100mm 。

2)振捣器振捣遵循“快插慢拔”的原则,每一处振动完毕后要边振动边徐徐提出振动棒;要避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。

3)许多技术规范对混凝土搅拌、浇筑和振捣所花费的时间都有一定的时间限制,但在实际的箱梁混凝土施工的所有工序中,是没有固定的时限的,因为确切的时间取决于混凝土硬化的程度,而硬化的速度又取决于混凝土拌和的稠度、温度及是否用了缓凝剂。

5.2　振动是否密实的判别方法1)混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面呈现平坦、泛浆。

2)有时声音会成为有效的参考因素。

当插入振动棒时,通常声音频率会降低,而当声音变得稳定时,则表明混凝土中没有滞留空气。

6　混凝土的养护混凝土浇筑完成后,立即覆盖清洁的塑料薄膜,初凝后撤去薄膜,用浸湿的破麻布覆盖,经常洒水养护。

普通混凝土洒水养护不能少于7d ,掺加早强剂的混凝土洒水养护不能少于14d 。

7　结语在大跨度预应力高强度早强混凝土施工中,配合比的选择、混凝土振捣技术是整个箱梁施工最关键的技术,涉及的环节较多,每个环节控制的好坏都直接影响到内在和外在质量。

通过实践证明,混凝土施工后,5d 强度达到90%,28d 强度达到125%,满足设计要求,预应力张拉完成后,没有局部裂缝、起拱、压坏的现象。

总之,上塘高架路大跨度预应力高强度早强混凝土施工不论在工期控制、内外观质量、经济效益上都取得了较好的效果。

参考文献:[1]　王兵屯.浅析混凝土质量控制[J ].山西建筑,2008,34(5):2442245.Prestressed high strength and earlystrength concrete quality control of the large span bridgeYANG De 2junAbstract :The author mainly introduces the construction technology and quality control measures of the large span bridge prestressed high strength and early strength concrete quality control on links of preparation ,grouting ,vibrating and maintenance ,points out that the pre 2stressed high strength and early strength concrete gets better effect on the project control ,internal and external appearance quality and econom 2ical benefit ,thus accumulating experiences for similar project.K ey w ords :large span bridge ,prestressed high strength and early strength concrete ,construction ,quality ,control・113・ 第35卷第26期2009年9月 山西建筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.35No.26Sep.　2009 2)小半径连续弯桥模态分析。

由连续弯桥的模态振型我们可以得出,小半径连续弯桥主要还是以整体弯曲振型为主,但某几阶振型特别是高阶振型带有局部扭转振型(见图7～图10),这表明小半径连续弯桥刚度没有直线桥大。

1.3　小半径墩梁固结弯桥动力分析1)为与前面直线桥、小半径连续弯桥的分析结果进行对比,此小半径墩梁固结弯桥上部结构为(18+3×22+18)m 的五跨墩梁固结连续箱梁桥,两个车道,桥宽为8.5m ,下部结构为薄壁墩(2号、3号墩墩梁固结)及肋式台。

其几何模型见图11。

2)小半径墩梁固结弯桥模态振型分析。

从小半径墩梁固结弯桥的前几阶模态振型可以看出,前两阶模态中就出现了整体扭转模态(见图12～图15),这说明小半径墩梁固结弯桥在外加荷载作用下很有可能产生扭转失稳,并且在其他各阶的振型模态中有局部的扭转现象产生。

从以上的分析也可以知道小半径墩梁固结弯桥的整体稳定性比直桥、小半径连续弯桥差。

2　计算结果分析及结论表1　各阶频率比较表项目一阶频率二阶频率三阶频率四阶频率五阶频率直桥 3.295 3.5989.05910.49813.458连续弯桥 3.2557.2468.5439.7512.049固结弯桥2.8446.4368.7849.69410.676 由表1可知,连续弯桥、墩梁固结弯桥的频率均比直桥的频率低,特别是墩梁固结弯桥频率更低。

这充分说明弯桥特别是墩梁固结的抗扭刚度要比直线桥梁低,即它们的整体性不如直线桥好。

所以在设计弯桥时应采取措施增加其刚度,如增大横隔梁的截面尺寸、减少横隔梁的间距等。

参考文献:[1]　项海帆.高等桥梁结构理论[M ].北京:人民交通出版社,2002.[2]　陈　军,许晓锋.大跨径弯桥的计算分析[J ].公路交通技术,2005(5):13214.[3]　宋一凡.公路桥梁动力学[M].北京:人民交通出版社,2000.[4]　魏洪林,金丽霞.桥梁结构的动力反映谱分析[J ].山西建筑,2008,34(5):3412342.[5]　郝文化,叶裕明.ANSYS 土木工程应用实例[M ].北京:中国水利水电出版社,2005.Comparison and analysis of dynamicperformance of straight bridge and curved bridgeMEI Zhi 2jun L I Shu ang WU LangAbstract :Aiming at the dynamic performances of the straight bridge and curved bridge ,the author establishes the space model especially on the straight bridge ,continuous curved bridge and pier beam consolidation curved bridge based on adopting large scale common finite element software ANSYS ,and gets model vibration and frequency analysis on it ,describes the differences of the dynamic performances between the straight and curved bridge ,points out that the integrity of the curved bridge worse than straight bridge ’s.K ey w ords :straight bridge ,curved bridge ,dynamic performance ,model vibration type・213・第35卷第26期2009年9月山西建筑 。