开封黄河二桥主桥动力特性分析
独塔双索面斜拉桥动力特性分析
3 动力特性比较
（3） 左主洞施工：主洞开挖台阶法，先开挖上半断 面，初喷混凝土、支立钢架、安装系统锚杆、挂网、喷混 凝土。再开挖下半断面，支立仰拱钢架、挂网、喷混凝土。 3.5 Ⅲ级围岩段施工
（1） 中导洞开挖：中导洞全断面光面爆破，非电毫 秒雷管起爆系统爆破。爆破后及时喷混凝土至设计厚 度。局部围岩失稳采用 Φ22mm 药卷锚杆，长度 2.0m， 环向间距 100cm，纵向间距 100cm，梅花型布置，挂 Φ8mm 钢筋网片，锚喷支护。
（2） 左主洞开挖：主洞开挖台阶法，围岩一侧光面 爆破、中导一侧松动爆破，非电毫秒雷管起爆系统爆 破。爆破后及时初喷混凝土 4cm 封闭，钢筋格栅纵向间 距 100cm，纵向采用 Φ22mm 钢筋联结，联结筋环向间
距 100cm，钢筋与钢架焊接牢固。 系统锚杆为 Φ22mm 组合注浆锚，长度 3.0m，纵、
环向间距 100cm，梅花型布置，锚杆尾端与钢架焊接牢 固。主洞钢筋网采用 Φ8mm 钢筋制作，网格间距 25cm× 25cm。钢架、系统锚杆、网片安装完成后，覆喷混凝土 至设计厚度。
4 右洞开挖
右洞开挖是在左主洞初期支护仰拱完成后进行，并 且根据左洞现场监控量测数据决定，收敛和拱顶下沉控 制在 5mm 以内，如果发生突变，立刻停止右洞开挖。 右洞开挖支护方法同左洞，开挖第一步需滞后左洞仰拱 初期支护 30m。
图 1 营口民生路大桥总体布置图
该桥模型采用空间有限元程序建立，计算模型的模 拟着重于结构的刚度、质量和边界条件，而且应当尽可 能地与实际结构相符。结构的刚度的模拟主要是指杆件 的轴向刚度、弯曲刚度、剪切刚度、扭转刚度等；结构 质量的模拟主要是杆件的平动质量和转动惯量的模拟； 边界条件的模拟主要包括支座的形式、基础的形式等。
祁家黄河大桥受力性能分析
祁家黄河大桥受力性能分析祁家黄河大桥受力性能分析引言：祁家黄河大桥是中国河南省一座重要的公路桥梁，也是世界上跨越黄河最长的公铁两用悬索桥。
本文旨在对祁家黄河大桥的受力性能进行分析，以便更好地了解该桥的结构和安全性能。
一、桥梁概述：祁家黄河大桥位于中国河南省南阳市祁阳县，全长 4.62千米，主跨1156米。
该桥由主塔、悬索索塔和墩台等主要部分组成，采用了大跨度悬索桥的设计方案。
桥面上部结构由混凝土连续箱梁和钢结构组成，具有较好的刚度和稳定性。
二、受力特点：1. 垂直荷载：主要由自重、交通荷载和桥面活载组成。
由于桥梁的主跨较长，因此自重荷载对整体受力性能影响较大。
2. 横向荷载：主要由弯矩和剪力引起。
由于桥梁为悬索桥，悬索索塔的强度和稳定性对于抵抗横向荷载至关重要。
3. 纵向荷载：主要由温度、弯矩和桥面沉降引起。
由于桥梁的温度变化以及施工和使用过程中的变形等因素，会引起桥梁的纵向应力和位移。
三、受力计算：1. 自重效应：自重荷载对桥梁的受力性能有很大影响，需要进行准确的计算。
通过对桥梁结构进行划分，然后根据材料的密度和截面形状计算每个构件的自重，最后求和得到整体自重。
2. 活载效应：根据公路和铁路的设计标准，计算车辆和列车荷载对桥梁的影响。
考虑到车辆或列车的数量、速度以及荷载分布情况，结合桥梁的刚度和动力响应分析，得到桥梁的最不利荷载。
四、抗震设计：为确保桥梁在地震时的安全性，祁家黄河大桥进行了充分的抗震设计。
根据地震的设计参数和桥梁的特性，通过有限元分析和试验验证，确定了桥梁的抗震设计方案。
该方案包括增加涵洞和墩台的稳定性，采用桥梁抗震隔震装置等措施。
五、结构安全评估：为了确保桥梁在使用过程中的安全性，对祁家黄河大桥进行了定期的结构安全评估。
通过对桥梁结构的外观检查、材料检测、内部损伤检测等手段，评估桥梁的结构完整性和承载能力。
同时，还对桥梁进行了传感器监测，以实时获取桥梁的变形、振动等数据。
六、结论：通过对祁家黄河大桥的受力性能进行分析，我们可以更好地了解该桥的结构特点和安全性能。
东营黄河大桥地震反应分析
都会使机车和车辆的脱轨系数增大,为保证列车安全平稳通过,列车过桥时应有一个适宜的车速。
参考文献:[1] 曾树谷.铁路轨道动力测试技术[M].北京:中国铁道出版社,1988.[2] 中华人民共和国铁道部.铁路桥梁检定规范[S].北京:中国铁道出版社,1978.[3] G B5599—85,铁道车辆动力学评定和试验鉴定规范[S].收稿日期:20040219作者简介:刘 兰(1958—)女,工程师。
东营黄河大桥地震反应分析刘 兰(铁道部第一勘测设计院桥隧处 甘肃兰州 730000) 摘 要:采用空间梁单元对东营黄河大桥主桥结构进行模拟,得到其动力特性,采用弹性反应谱理论进行地震反应分析,分别进行相应概率水准下结构的抗震性能验算,为桥梁下部结构提供设计依据。
关键词:公路桥;双幅刚构连续梁桥;动力特性;地震反应;抗震性能 中图分类号:U448121+5;U44215+5 文献标识码:B 文章编号:10042954(2004)080072031 概述在建的东红公路东营黄河大桥位于山东省东营市垦利县境内,距上游东营胜利黄河大桥约416km 。
桥址东距郯城—营口地震带约80km ,西距邢台—河间地震带约170km ,历史上桥位区地震主要来自这两个地震带的强震活动。
本文针对东营黄河大桥主桥施工图设计(116+200+220+200+116)m 双幅刚构连续梁桥,采用弹性反应谱理论进行地震反应分析,为桥梁下部结构提供了设计依据。
2 设计采用地震加速度反应谱根据山东省地震工程研究院提供的《东红公路东营黄河大桥工程场地地震安全性评价报告》,桥址场地地震加速度反应谱为β(T )=1T ≤01041+(βm -1)(T -0104)(T 0-0104)0104<T ≤T 0βmT 0<T ≤T g βm (T g /T )C T g <T ≤8 式中,T 0,T g 为反应谱拐点周期;βm 为反应谱最大值;C 为衰减系数。
钢管混凝土拱桥动力特性分析
钢管混凝土拱桥动力特性分析孔祥利【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.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)029【总页数】4页(P136-139)【关键词】钢管混凝土拱桥;双单元法;换算截面法;脊梁式;严密的板桥模型;动力特性【作者】孔祥利【作者单位】江苏联合职业技术学院南京分院,南京210019【正文语种】中文【中图分类】U440 引言分析钢管混凝土拱桥真实动力特性的必备条件是建立一个合适的桥梁动力模型，因此建立符合受力原理的桥梁空间模型是动力分析的关键之处。
钢管混凝土拱桥空间模型的建立实际上就是将实物通过力学抽象，简化成能用于动力特性分析的空间模型，但模型的简化必须使力学模型尽可能地符合实际结构的情况。
本文对同一座钢管混凝土拱桥模拟出三种简化模型，分析这三种不同简化程度的模型对钢管混凝土拱桥的动力特性影响。
1 钢管混凝土拱桥模型简介[1]1.1 总体设计全桥孔跨布置为边跨分别是两孔20m和一孔16m的钢筋混凝土简支T形梁，主跨是256m的中承式钢管混凝土拱桥，全桥总跨度为312m（图1），伸缩缝设置在桥面的梁端与桥台接缝处。
1.2 主拱拱肋主桥拱肋为双肋拱，计算跨径为248m，矢高为50.155m，矢跨比为1/4.945。
每片拱肋由4-1000钢管混凝土组成，用缀板、缀条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（拱顶Hi=2.4m，拱脚 Hi=4.842m）、等宽度截面（b=2.4m），两条主肋间中心距11.6m，共设置了12个型撑、17个横撑，每个横撑为空钢管构成的桁式梁。
1.3 拱上立柱及拱肋吊杆根据高度的不同，拱上立柱分别采用直径900mm和直径800mm两种截面的C30钢筋混凝土圆柱，上端与横梁固结，下端用钢制柱脚支承在拱肋上。
主桥抗震及稳定性能分析(201012)
柳林滩黄河公路大桥预应力混凝土连续刚构桥抗震及稳定性能分析华中科技大学2010年12月目录目录 (1)1．概述 (1)2．采用的规范及参考依据 (2)3．抗震设防标准的确定 (2)3.1地震地质背景 (2)3.2地震活动环境 (3)3.3场地条件及地震地质灾害 (3)3.4工程设防要求 (3)4．结构动力特性分析 (4)4.1结构模型 (4)4.2动力特性分析 (5)5．结构的地震响应分析 (8)5.1加速度反应谱分析 (8)5.1.1 加速度反应谱参数选取 (8)5.1.2 结构地震响应位移与内力分析 (9)5.2地震动力时程分析 (12)5.2.1 人工地震波 (12)5.2.2地震动力时程分析 (13)5.2.3地震波的选取 (14)5.2.4地震波作用下的时程分析 (16)5.2.5时程分析结果 (23)6．全桥稳定分析 (24)6.1桥梁稳定分析现状 (24)6.2荷载工况及荷载值的确定 (25)6.3各工况下的稳定分析 (26)7．结论 (31)8．参考文献 (33)柳林滩黄河公路大桥预应力混凝土连续刚构桥结构地震响应及稳定性能分析1．概述本分析报告针对柳林滩黄河公路大桥初步设计方案所确定的主桥部分进行结构抗震分析和全桥稳定性分析。
主桥设计采用（77514077854m+⨯+=）一联的预应力混凝土连续刚构桥，分为左右两幅。
主梁采用预应力混凝土直腹单箱单室箱形梁，采用变高度腹板方式形成桥面横坡，箱梁顶宽左幅12.5m（右幅14.25m），底宽左幅6.5m（右幅8.25m），跨中处梁高3m中间墩梁高9.2 m，梁下缘和底板变化段均按1.6次抛物线。
顶板厚0.3m，左幅腹板由0.6m渐变至0.8m，幅腹板由0.7m渐变至0.9m。
3~8桥跨位于平曲线5000m上，其总体布置和箱梁截面尺寸如图1-1~图1-3所示。
主墩为双肢变截面矩形薄壁墩。
主墩墩高63.5~77m 墩高较大。
图1-1 连续刚构桥结构总体布置图1-2 连续刚构桥结构剖面布置图图1-3 箱梁标准断面图由《中国地震动峰值加速度区划图》查得桥位处的地震动峰值加速度为0.10g。
京沪高铁济南黄河桥有砟-无砟过渡段车-线-桥动力特性研究
京沪高铁济南黄河桥有砟-无砟过渡段车-线-桥动力特性研究*摘要：京沪高铁济南黄河桥主桥上采用有砟轨道，引桥上采用CRTS I 型板式无砟轨道，有砟-无砟过渡段分界点位于32 m简支箱梁梁端位置。
建立“无砟线路-4跨32 m无砟轨道线桥结构-4跨32 m有砟轨道线桥结构-有砟轨道”动力分析模型，通过车-线-桥垂向动力性能分析，考察不同轨道平顺状态、不同道床刚度以及不同车速下380AL动车组通过时的轨道结构和车辆运行品质。
结果表明，过渡段区域的刚度变化引起了轮轨之间的冲击，道床刚度增大对车体加速度无明显影响，但会引起构架加速度和轴箱加速度的增大，且随车速提高影响更为显著。
关键词：有砟轨道；无砟轨道; 有砟-无砟过渡段；道床刚度；不平顺；行车安全性；轴箱加速度京沪高速铁路最高设计时速350 km/h，为确保列车在高速运营条件下的高稳定性、高舒适性、高安全性，正线原则上采用无砟轨道，特殊工点地段采用有砟轨道，无砟轨道与有砟轨道之间设置过渡段。
济南黄河桥主桥铺设有砟轨道，引桥部分区域铺设CRTSⅠ型板式无砟轨道，过渡段设于引桥32 m简支梁梁端。
为考察桥上有砟-无砟过渡段的动力性能，建立了“无砟线路-4跨32 m无砟轨道线桥结构-4跨32 m有砟轨道线桥结构-有砟轨道”动力分析模型，通过车-线-桥垂向动力性能分析，考察了不同轨道平顺状态、不同道床刚度以及不同车速下380AL动车组通过时的轨道结构和车辆动力响应，并对过渡段附近区域的列车运行品质进行了评估。
1 分析模型列车、轨道、桥梁之间的相互耦合通过轮轨相互作用和桥轨相互作用传递，其中轮轨力取决于轮轨之间的几何约束条件和振动状况。
在行车条件下，有砟-无砟过渡段区域内可能产生的轨面位移差将形成短波附加不平顺，在高速通过时对行车安全性将产生不利影响[1]。
1.1 轨道动力分析模型桥上有砟轨道结构一般由钢轨、轨下胶垫、扣件、轨枕、道床等组成。
桥上有砟线路模型中，依据其结构特点，将钢轨视为由轨下胶垫提供离散点支承的无限长等截面Euler梁，有砟轨道的轨枕视为具有质量的刚性体，在正常使用阶段，轨枕与钢轨之间、轨枕与桥面之间可不考虑非线性因素，采用线性弹簧和黏性阻尼相连接。
常见桥型
我国公路桥梁的常见桥型一、板式桥板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，它构造简单、受力明确，可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构；可做成实心和空心，就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥，因此，一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中，广泛采用。
尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁，特别受到欢迎，从而可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省土方工程量。
实心板一般用于跨径13m以下的板桥。
因为板高较矮，挖空量很小，空心折模不便，可做成钢筋混凝土实心板，立模现浇或预制拼装均可。
空心板用于等于或大于13m跨径，一般采用先张或后张预应力混凝土结构。
先张法用钢绞线和冷拔钢丝；后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚，立模现浇或预制拼装。
成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。
钢筋混凝土和预应力混凝土板桥，其发展趋势为：采用高标号混凝土，为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构；预应力方式和锚具多样化；预应力钢材一般采用钢绞线。
板桥跨径可做到25m，目前有建成35～40m跨径的桥梁。
在我看来跨径太大，用材料不省，板高矮、刚度小，预应力度偏大，上拱高，预应力度偏小，可能出现下挠；若采用预制安装，横向连接不强，使用时容易出现桥面纵向开裂等问题。
由于吊装能力增大，预制空心板幅宽有加大趋势，1.5m左右板宽是合适的。
预制装配式板应特别注意加强板的横向连接，保证板的整体性，如接缝处采用“剪力键”。
为了保证横向剪力传递，至少在跨中处要施加横向预应力。
建议中、小跨径板桥，应由交通行业主管部门组织编制标准图，这样对推动公路桥梁建设，提高质量，加快设计速度都会带来明显的好处。
二、梁式桥梁式桥种类很多，也是公路桥梁中最常用的桥型，其跨越能力可从20m直到300m 之间。
公路桥梁常用的梁式桥形式有：按结构体系分为：简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等。
按截面型式分为：T型梁、箱型梁（或槽型梁）、衍架梁等。
阿深高速开封黄河大桥初步设计选型
封丘互通式立交南端 ， 跨越黄河后 ， 止于开封县 的大 门寨 ， 中黄 其
１方案一 ： ） 主跨 １５Ｉ 预应力混凝土部 分斜拉桥 。部分斜 拉 ２ Ｉ Ｔ
河大桥全长 ７７ ９ ６ Ｉ 阿深线河南段 的控制性 工程。根据黄 桥是在一般斜拉桥的基础上发展起来 的一 种新桥型 ， ７ ．４Ｉ， Ｔ是 是连续梁 和
委会对该河段 防凌要 求 ， 阿深 线 开封 黄河 大桥 主桥 长 度不 小 于 斜拉桥相结合的桥型结构。它的特点是塔 矮 、 梁刚、 索集 中布置 ，
１００ｍ， ０ 主桥跨径不小于 １０Ｉ。 ０ Ｉ Ｔ 在方案论证阶段 ， 共选择 以下三种桥型方案 ：
（５ ×１５ ５ ｍ， ７ ＋７ ２ ＋７ ） 主桥 全 长 １０ ５Ｉ。 ２ Ｉ Ｔ
安全阶段 边坡测点位移在 ２ｃ －４Ｃｑ ｍ－ ｌ 之内 ， ｑ 且没有突变发生
三级警戒 任一测点 的位移超过 ３ｃ ｍ－５ｃ ， ｔ 或有个别测 点位移速率加 大， ｎ 且 有加速的趋势
二级警戒 有多个测点位移速率加大 ， 或者边坡上面有 裂缝产 生， 裂缝 有增 且 大的趋势
等级 标准
保护提 出了越来越高 的要求 ， 而隧道洞 Ｖ施 工对 自然 环境的影响 Ｉ
是公路隧道对环境影 响 的主要考 察点 之一 。“ 进洞” 零 工法 较大 的减少 了对洞 Ｖ植被 的破坏 ， Ｉ 对隧址 区 自然 环境有很好 的保护作 用， 是对 建设生态 性 、 环保性 工程指导理 念 的有效运用 。它 符合
阿深 高 速 开 封 黄 河大 桥 初 步 设 计 选 型
李 宁
摘 要 ： 在开封黄河大桥工程初步设计阶段 ， 列举 了三种桥 型方 案， 对这三种方案进行 了综合分析 比较 ， 并对 三种方 案的 主桥结构采用“ 桥梁博士” 结构分析软件进行计算 ， 从而选择 出最优方案。 关键词 ： 斜拉桥 ， 方案 ， 结构设 计， 主桥结构
新增主梁刚度对结构动力特性影响分析
新增主梁刚度对结构动力特性影响分析摘要：研究了新增主梁加固时其刚度对结构动力特性的影响。
以实桥为例，综合考虑加固对结构下部产生的附加荷载和对结构基频的改变特征，选取比较合理加固方案。
在此基础上，分析了不同刚度的新增主梁对结构动力特性的影响，确定新增主梁加固时的合理刚度取值。
关键词：增加主梁；动力特性；频率；振型随着我国国民经济高速发展，公路交通量成倍增长的同时，各种重型特种车辆也日益增多，以往修建的桥梁结构一方面要承受日益增长的交通量作用，另一方面，还得承担大量超载车辆的作用，这一现状使得相当一部分公路桥梁已满足不了使用要求[1]。
特别是上世纪80年以前修建的桥梁，其修建时间早，运营时间长，设计荷载标准低，桥面净宽窄，又因年久失修，维修养护不够，相当多的桥梁发生不同程度的破损，正逐步成为危桥[2]。
尽快改造这些桥梁，提高其使用性能是今后一个时期桥梁建设的紧迫任务。
在旧桥的改造时，增加主梁对原结构拓宽和加固是常用的方法[3]。
增加主梁拓宽或加固原结构时，新增主梁的刚度与原结构刚度的差异对加固后整体结构受力特性将有很大影响，如果新增主梁设计不合理将导致新旧两部分结构受力不协调而出现相应的破坏。
基于此，本文以一实际工程为例，采取多种加固方案，从结构动力学角度进行分析，研究了新增主梁对结构动力特性的影响，进一步提出合理的加固主梁型式。
1 工程概况某高速公路上一预制安装空心板桥,上部结构为13m混凝土空心板简支梁桥，下部结构为轻型墩台。
桥面宽度为0.50m（防撞护栏）+10.75m+1.00m（防撞护栏）+10.75m+0.50m（防撞护栏）。
原设计荷载为汽车－超20级，挂车－120。
由于道路改造加铺沥青需要对沿线桥梁进行加固处理，加固前试验结果显示该桥下部结构承载能力较强，通过综合比较，选取增加纵向主梁方法进行加固。
考虑到新增主梁会加重下部结构的负担，对原结构按四种加固方案建立模型，计算各模型的动力特性指标值进行对比分析，得到一个比较合理的加固方案，既能改善上部结构受力，又能尽量少增加下部结构负担。
郑州黄河公铁两用大桥杆件受力特点分析
整 体受力 分析 及影 响线分 析 ， 具体 模 型见 图 １ 影 响 ，
线 加 载 位 置 见 图 ２ 建 模 时针 对 主桁 和 桥塔 采用 梁 。
凝 土桥面板结合形 成公路 结合 桥面 ， 面宽 ３ ． 桥 ２ ５ｍ。 铁路桥 面为双 线客 运专线 ， 间距 ７ｉ， 用正 交异 线 １采 ７ 性整体 钢桥 面板 ， 节点处 设节 点横 梁 ， 间距 １ Ｉ节 ２１ ， Ｔ
ＡＮＡＬＹＳ Ｓ ＯＦ Ｍ ＥＣＨＡＮ Ｉ Ｉ ＣＡＬ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩ ＴＩ பைடு நூலகம்Ｓ ＣＳ ＯＦ ＴＲＵＳ ＥＭ ＢＥＲＳ ＳＭ Ｉ ＺＨＥＮＧＺＨｏ Ｕ Ｎ ＹＥＬＬｏＷ ＶＥＲ ＧＨ Ｗ Ａ Ｙ— ＲＩ ＨＩ ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ ＢＲＩ ＤＧＥ
Ｔａｏ Ｘ Ｊ ａｏｙ Ｚｈａｎｇ Ｙｕｌ ｋｉ ａｏｇｕａｎ ＣｕｉＸＪ ａｎ ｉ ｎｇ ｕ Ｘｉ ｇ ｎ （ ｉ ｙＥｎ ｉｅ ｒ ｓ ａｃ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｒａｌ ｇｎ ｅ ｉ Ｒｅ ｅｒ ｈ Ｉｓｉ ｔ ，ＣｈｎａＡｃｄ ｍｙｏ ｉｗａ ｃｅ ｃ ｓ ｗａ ｎｇ ｔ ｉ ａ ｅ ｆＲａｌ ｙ Ｓ ｉｎ ｅ ，Ｂｅｊｎ ０ ０ １，Ｃｈｎ ） ｉ ｇ１０ ８ ｉ ｉａ
是 介 于 连 续 梁 与 斜 拉 桥 之 间 的 一 种 新 型 式 桥 。矮 塔
斜 拉桥 主梁具 有 一定 的刚 度 ， 拉 索作 为 主梁 的 弹 斜
性 支承 ， 竖 向荷 载 由主梁 和斜拉 索共 同承 担 ， 其 以梁 的受弯 、 受压 和 索 的受 拉 来 承 受 竖 向荷 载 作用 。索 对主梁 起加 劲作 用 ， 每根 索 皆为一 个 弹性支 承 ， 主 使 梁承受 的弯 矩与 普通 连续梁 相 比得 以减小 。
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第40卷第1期郑州大学学报(理学版)Vol140No11 2008年3月J.of Zhengzhou Univ.(Nat.Sci.Ed.)Mar12008开封黄河二桥主桥动力特性分析赵红垒1,谷定宇2(1.河南工程学院建筑工程系 郑州451191;2.河南新开元路桥工程咨询有限公司 郑州450016)摘要:以大广线开封黄河二桥主桥———7塔8跨预应力混凝土矮塔斜拉桥为研究对象,借助MIDAS/Civil有限元程序建立了该桥梁空间有限元计算模型,采用子空间迭代法计算了桥梁的动力特性.计算结果表明,该桥梁的低阶振动主要表现为桥面系的整体竖向振动和桥塔的横向振动,桥梁结构的自振周期较大,振型较为密集,由于该桥梁宽跨比较大,桥面整体竖向振动出现比较早,桥梁的第1阶扭转频率与第1阶竖弯频率之比为4.01,表明该桥梁具有良好的气动稳定性.关键词:有限元法;自振频率;振型;矮塔斜拉桥中图分类号:U441+.3 文章编号:1671-6841(2008)01-0120-050 引言矮塔斜拉桥(又称部分斜拉桥)是近些年来在斜拉桥基础上发展起来的一种新型的桥梁结构形式,就结构特性而言,矮塔斜拉桥是介于连续梁桥与斜拉桥之间、刚柔并济的一种新桥型[123].国内目前修建的矮塔斜拉桥比较少,对其结构特性了解不多,特别是对该类桥梁的动力和抗震方面研究更少[425].桥梁的动力特性反映了桥梁的刚度指标,取决于结构的组成体系、刚度、质量分布以及支撑条件等,是桥梁结构动力分析和抗震设计的重要参数,对正确进行桥梁结构设计和安全维护具有重要意义[6].因此,对矮塔斜拉桥进行动力性能研究具有重要理论意义和实用价值.本文以大广线开封黄河二桥主桥———7塔8跨预应力混凝土矮塔斜拉桥为研究对象,建立了该桥梁空间有限元计算模型,采用子空间迭代法计算了桥梁的动力特性,结果表明该桥梁具有良好的气动稳定性,计算所得数据可为该桥在运营阶段的健康监测和维护提供参考.1 工程概况大广线开封黄河二桥主桥为7塔8跨预应力混凝土矮塔斜拉桥[7],主桥全长为1010.0m,跨径布置为(85.0+6×140.0+85.0)m,双塔双索面,拉索布置采用竖琴型.结构体系为主墩处塔梁固结,中间桥塔处主梁与桥墩固结,其他桥塔处主梁通过支座简支在桥墩上.主梁采用预应力混凝土单箱三室截面,桥面宽37.4m,设纵、横、竖三向预应力,根部梁高5.0m,高跨比1/28,跨中梁高2.5m,高跨比为1/56,梁高按二次抛物线变化,箱梁顶宽37.4m,箱梁底宽16.0～26.0m,边腹板斜置.主梁除支点处设置横隔墙外,每根拉索锚固点设有隔墙.桥塔为实心截面,顺桥向长6.0m,横桥向宽1.7m,桥面以上塔高为36.0m(结构高度28.0m),塔高与跨径之比为1/5,布置在外侧护栏外侧,与主梁固结.主桥下部为箱型薄壁墩、群桩基础,墩高12.8～15.0m,墩长宽均为6.0m.主梁、桥塔、桥墩均采用C50混凝土.该桥标准跨侧立面及主梁根部正断面布置如图1所示. 收稿日期:2007210211作者简介:赵红垒(1980-),女,助教,硕士,主要从事土木工程研究,E2mail:alei5225@. 第1期赵红垒等:开封黄河二桥主桥动力特性分析图1 桥梁标准跨布置图Fig.1 Bridge standard cross layout arrangement2 桥梁有限元建模建立正确的桥梁动力计算模型是进行桥梁结构动力分析的基础,良好的桥梁动力计算模型应能正确模拟结构的刚度、质量和边界条件,尽量与实际结构相符.为了能较为准确地反映开封黄河二桥主桥的动力特性,本文采用M IDAS/Civil 空间有限元程序建立该桥梁的动力计算模型:主梁采用空间弹性梁单元的单主梁模型来模拟,即把桥面系的刚度(拉伸刚度、竖向抗弯刚度、横向抗弯刚度、自由扭转刚度)和质量(平动质量和转动质量)都集中在中间节点上,节点和斜拉索之间采用刚臂连接或处理为主从关系,对于闭口箱形截面的主梁,单主梁模型是常采用的计算模型[8];斜拉索采用空间只受拉杆单元模拟,由于该桥桥塔比较矮、跨径不是很大,从而斜拉索比传统的斜拉桥斜拉索短,在动力计算中不考虑斜拉索垂度对斜拉索刚度的影响;桥塔、桥墩及桥墩间横向联系采用空间弹性梁单元来模拟,不考虑桩基础对整个结构的影响.桥塔与主梁之间用刚性连接来模拟塔梁固结,中间桥塔处主梁与桥墩之间约束全部6个自由度来模拟梁墩固结,其他桥塔处主梁与桥墩之间释放顺桥向位移来模拟双向活动支座.桥墩根部固结,边跨不再设桥墩,释放顺桥向位移和绕横桥向旋转自由度来模拟桥梁支座.桥梁动力计算有限元模型如图2所示.图2 桥梁有限元计算模型Fig.2 Bridge finite element calculating model3 计算结果与分析 动力特性主要包括自振频率及主振型等,其中低阶振型对结构起控制作用.借助M IDAS/Civil 有限元程序,采用子空间迭代法求解开封黄河二桥主桥的动力特性,得出该桥梁前40阶的自振频率、周期和振型,由于振型比较集中,特别是桥塔振动比较集中,限于篇幅文中只给出前15阶及典型振型的自振频率和振型,计算结果列于表1,前4阶振型图如图3～图6所示.121郑州大学学报(理学版)第40卷表1 桥梁自振频率和振型特征T ab.1 Bridge natural vibration f requency and vibration model characteristics 振型阶次 频率/Hz 周期/s 振型特征 10.608601 1.643114桥面系竖向1阶反对称振动20.703123 1.422226桥面系竖向1阶正对称振动30.724610 1.3800532～6#桥塔面外1阶正对称振动40.724614 1.3800452、3、5、6#桥塔面外1阶反对称振动50.724620 1.3800341、2、4、6、7#桥塔面外1阶正对称振动60.724638 1.3799991～3、5～7#桥塔面外1阶反对称振动70.724659 1.3799601、3～5、7#桥塔面外1阶正对称振动80.724691 1.3798981、2、5、6#桥塔面外1阶反对称振动90.724696 1.3798891～7#桥塔面外1阶正对称振动100.725369 1.3786081、3、5、7#桥塔面外1阶反对称振动110.725369 1.3786081、2、4、6、7#桥塔面外1阶正对称振动120.725369 1.3786081～3、5～7#桥塔面外1阶反对称振动130.725369 1.3786082～6#桥塔面外1阶正对称振动140.725369 1.3786081～7#桥塔面外1阶反对称振动150.725369 1.3786081～3、5～7#桥塔面外1阶正对称振动312.4408060.409701桥面系1阶反对称扭转32 2.5241070.396180桥面系2阶正对称扭转221 第1期赵红垒等:开封黄河二桥主桥动力特性分析 由计算结果可以看出,开封黄河二桥主桥振型主要包括桥面系竖向振动和桥塔面外振动,特别是桥塔面外振动,由于桥塔比较多,导致桥塔振型比较复杂.该桥梁的振型主要特点如下:(1)该桥梁的基本周期为1.643s ,第1阶振型为桥面系的1阶反对称竖向振动振型,该振型对斜拉桥的地震响应和抗风稳定性有很大影响,也对车辆的振动反应有较大影响.竖向振动振型的出现顺序取决于桥梁的宽跨比,宽跨比大的桥梁,其第1阶竖向振动出现在前,宽跨比小的桥梁,其第1阶竖向振动出现在后.开封黄河二桥主桥主跨140.0m ,桥面宽37.4m ,宽跨比为1/3.74,比较大,所以第1阶竖弯振型出现较早.第2阶振型为桥面的1阶正对称振动振型,这也是由于该桥梁宽跨比较大造成的.(2)该桥梁桥塔反对称侧向振动出现在第3～9阶,桥塔的对称侧向振动出现在第10～16阶.在斜拉桥结构体系中,对桥塔横向地震反应贡献最大的是以桥塔振动为主的振型(桥塔的对称侧向振动和反对称侧向振动),一般出现在第3阶、第4阶振型,开封黄河二桥主桥符合这种规律,并且桥塔振动的自振频率非常接近,振型较为集中,体现了多跨连续梁体系矮塔斜拉桥的特点.(3)斜拉桥桥面系第1阶扭转自振频率也是被关注的频率,它的大小与斜拉桥的颤振临界风速有很大关系,因为扭转振型在斜拉桥的颤振中占主要成份,临界风速基本上与第1阶扭转频率成线性关系,即第1阶扭转频率越高,颤振临界风速也越大.从抗风的角度考虑,希望桥面第1阶扭转频率与桥面的第1阶竖弯频率的比值大一些,这样斜拉桥的颤振临界风速就会高些,桥梁的气动稳定性也就越好.开封黄河二桥主桥第1阶扭转频率出现在第31阶,频率为2.4408Hz ,它与桥面第1阶竖弯频率之比为4.01,表明该桥梁有良好的气动稳定性.出现这种情况的主要原因有:一是主梁为单箱三室截面,抗风效果比一般开口截面主梁好;二是采用双斜索面,也提高了结构的抗扭刚度.(4)人体对振动比较敏感的频率范围为2.0～6.0Hz ,该桥梁的自振特性表明,其前15阶自振频率均不超过1.0Hz ,不在该范围内;另一方面,载重车辆的基本频率一般都在2.5～3.5Hz 之间,而该桥梁的竖向第1阶自振频率仅为0.6086Hz ,离该范围比较远,因此可以得出:该矮塔斜拉桥的基频不在人体较敏感的范围内,车辆荷载不会引起桥梁明显的结构振动效应.(5)该桥梁前15阶振型有两阶为桥面系竖向振动,其余均为桥塔的侧弯振型,并且振型比较集中,频率差别不大,表明该桥面内基频小于面外基频,与一般斜拉桥的动力特性相反,说明该桥主梁刚而塔柔,符合矮塔斜拉桥的特性.由于开封黄河二桥主桥桥塔和桥墩给桥面系提供了纵向约束,因此没有出现桥面系纵飘振型.上述计算结果可为该桥的设计、施工提供参考,也可为该桥梁在成桥运营过程中的健康监测和维护提供基础性数据.参考文献:[1] 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adopting M IDAS/Civil finite element p rocedure,t he space finite element calculating model is set up,and t he dynamic perform2 ance using sub2spatial repetitive p rocess is calculated.The result indicates t hat t he low step s vi2 bration of t he bridge mainly takes t he form of whole vertical vibration of t he bridge deck system and horizontal vibration of t he bridge tower;nat ural vibratio n cycle is bigger,and vibration mod2 el is crowded.Because t he widt h2span ratio of t his bridge is heavier,whole vertical vibration deck system appears earlier;t he ratio of t he1st step reverse f requency and t he1st step vertical st roke curved frequency is4.01.The result s show t hat t his bridge has t he good air operated stability.K ey w ords:finite element met hod;nat ural vibration frequency;vibration model;ext rado sed ca2 ble2stayed bridge(上接第96页)Determination ofβ2amino Alcohol Drug Intermediates by T LCL I Y ong2ho ng1,2, YU Mei2yan1, WAN G Rui1, L IU Hong2min1(1.N ew D ru g Research&Development Center,Zhen gz hou Universit y,Zhengz hou450052,Chi na;2.Dep artment of Chemist ry,Zhengz hou U ni versit y,Zhengz hou450001,Chi na)Abstract:The separations are performed on silica2gel GF254plate wit h chloroform2met hanol as t he developing solvent and iodine vapor as t he color agent.The content of twoβ2amino alcohol drug intermediates is determinated simultaneously by doublel2wavelengt h scanning met hod.The good linear ranges for t hem are bot h50～250μg,and t he average recoveries are98.4%and98.0%,re2 spectively.This met hod is simple wit h satisfactory accuracy,p recision and recovery,and can be used for t he quality control of process.K ey w ords:t hin2layer chromatograp hy(TL C);drug intermediate;β2amino alcohol;bioconver2 sion brot h。