簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁橋動力性能研究評價

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1、簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁橋動力性能研究評價　　摘要：以嘉陵江某橋為例，采用MIDAS/CIVIL軟件建立三維實體有限元模型對此簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁橋進行動載試驗?zāi)M。數(shù)值模擬得到的頻率及不同車速跑車情況下的動撓度曲線與試驗結(jié)果吻合。模擬計算可得到?jīng)_擊系數(shù)隨車速的變化以及動應(yīng)變等更多信息，通過實測值和理論計算值的比較，為采用動載試驗數(shù)據(jù)進行橋梁評估提供了更多途徑。關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)橋；動載試驗；有限元模型；沖擊系數(shù)；動撓度中圖分類號：TU24文獻標識碼：A簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁橋的施工順序為預(yù)制好的主梁安裝到位，形成簡支梁狀態(tài)。進而在墩頂兩側(cè)一定范圍內(nèi)現(xiàn)澆混凝土，并且在主梁上

2、部布設(shè)預(yù)應(yīng)力短束來實現(xiàn)連續(xù)。該種橋型施工簡單可行，施工工期短，具有施工材料和設(shè)備投入小的特點。但，人們對該種橋型的認識遠遠不如單一的簡支梁和連續(xù)梁那么深刻。因此，通過現(xiàn)場檢測獲取第一手實驗數(shù)據(jù)是十分必要的。再者，該類橋梁在施工過程中和運營期間，也出現(xiàn)了一些病害，通過現(xiàn)場檢測，探明出現(xiàn)病害的該類橋梁的承載能力同樣十分必要。1工程概況6某嘉陵江大橋位于武勝縣境內(nèi)，是典型的簡支轉(zhuǎn)連續(xù)橋型。主橋為90+2×170+90m四跨一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，橋長520m。連續(xù)剛構(gòu)采用單箱單室，三向預(yù)應(yīng)力，箱寬6.35m，翼板懸臂2.5m，全寬11.35m。兩端

3、副橋為簡支T梁。全橋共設(shè)8道橫隔板。另中跨24號截面設(shè)置加勁橫隔板，增加箱梁整體受力性能。此處只研究此橋的簡支梁。。橋面鋪裝C55混凝土，設(shè)計荷載為公路—I級。2動力特性2.1建立有限元模型為了能夠更好地模擬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度，利用商用軟件MIDAS/CIVIL建立三維實體單元有限元模型，模型采用空間實體單元模擬T梁結(jié)構(gòu)。三維實體有限元模型如圖1所示。圖1三維實體有限元模型2.2有限元計算本文基于MIDAS軟件，采用子空間迭代法對某嘉陵江大橋進行模態(tài)分析，得出該橋的前5階固有頻率對應(yīng)的5階振型。橋跨結(jié)構(gòu)理論計算振型圖如圖2～圖6所示。圖2T梁一階振型

4、圖圖3T梁二階振型圖圖4T梁三階振型圖圖5T梁五階振型圖圖6T梁五階振型圖63動力性能分析3.1結(jié)構(gòu)頻率和阻尼比利用所建立的有限元模型模態(tài)分析和對橋跨結(jié)構(gòu)的脈動測試，獲得結(jié)構(gòu)的前5階自振頻率實測值和理論計算值如表1所示。表1前5階自振頻率實測值和理論值表通過實測結(jié)果和計算結(jié)果的對比可知：（1）該橋結(jié)構(gòu)自振頻率（周期）實測值與理論值吻合良好，變化規(guī)律基本一致。（2）該橋結(jié)構(gòu)自振頻率（周期）實測值均較計算值大，符合設(shè)計要求。（3）實測阻尼比最大值為3.64%，說明該橋具有一定消耗外界能量的能力。（4）橋跨結(jié)構(gòu)阻尼比的實測值在2.15%～3.64%之間。

5、根據(jù)《地震工程學》（胡聿賢著）的推薦數(shù)值，在小振幅振動時，結(jié)構(gòu)物的阻尼比一般在0.1以下；根據(jù)《地震工程導(dǎo)論》（李杰，李國強編著）的推薦數(shù)值，對于鋼筋混凝土橋，阻尼比經(jīng)驗值的平均值為0.032左右。對表1中的數(shù)據(jù)分析可以得出，該橋的阻尼比小于0.1，也基本在0.032左右波動，因此該橋的阻尼比處于正常范圍之內(nèi)。3.2動撓度和沖擊系數(shù)6此橋調(diào)用兩輛汽車進行動載試驗，分別進行了單車20km/h、30km/h、40km/h的勻速跑車試驗、20km/h障礙行車試驗和30km/h制動試驗，記錄了橋梁跨中截面處的振動反應(yīng)。部分有關(guān)記錄與分析圖見圖7～圖12所示

6、。圖7T梁豎向脈動時程曲線圖圖8T梁橫向功脈動時程曲線圖圖9T梁20km/h跑車動位移曲線圖10T梁40km/h跑車動位移曲線圖1120km/h跳車動應(yīng)變移曲線圖1240km/h跑車動應(yīng)變移曲線表2典型工況下結(jié)構(gòu)動撓度、沖擊系數(shù)由表2分析可知：（1）以40kM/h勻速運行的單車和車列（2輛）使橋跨產(chǎn)生豎向振動，測點瞬時最大振幅達到2.54mm，最大動應(yīng)變-26με；（2）以20kM/h勻速運行的單車跳車時，測試部位產(chǎn)生劇烈的豎向振動，測點瞬時最大振幅達到3.11mm，最大動應(yīng)變-33με。6（3）橋梁結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)比較低，最大值為1.158。4結(jié)論（

7、1）通過軟件MIDAS/CIVIL建立簡支轉(zhuǎn)連續(xù)橋梁三維實體單元有限元分析計算模型，結(jié)構(gòu)自振頻率（周期）實測值與理論計算值吻合較好，表明該軟件能夠比較精確、真實地模擬T梁的動力特性。（2）橋梁結(jié)構(gòu)頻率的實測值比理論值大，表明該種橋型的整體剛度較好，有較強的抗沖擊性能，即結(jié)構(gòu)動力特性能夠滿足設(shè)計要求。（3）該橋最大實測阻尼比為3.64%，既在正常適用范圍內(nèi)，又具有一定消耗外界能量的能力。表明，簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁橋型在動力性能方面具有較好的適用性。（4）該橋的結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)較低，說明該結(jié)構(gòu)行車性能比較好，充分反映了橋面的平整度良好。參考文獻[1]崔愛民.銀灘

8、黃河大橋靜動載試驗研究[J].橋梁建設(shè)，2002(5)：23-25.[2]朱先祥.荷載試驗在橋梁檢測中的應(yīng)用[J].公路交