振蕩壓實對橋梁結(jié)構(gòu)損傷影響探究

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1、振蕩壓實對橋梁結(jié)構(gòu)損傷影響探究　　摘要：文章利用MIDAS、ANSYS兩種軟件仿真分析橋梁結(jié)構(gòu)在振蕩壓實作用下的動態(tài)響應(yīng)，通過其模態(tài)分析功能計算橋梁結(jié)構(gòu)的自振頻率及周期，探究振蕩壓路機(jī)與橋梁結(jié)構(gòu)本身組成的系統(tǒng)是否會發(fā)生共振，最終得出振蕩壓實對橋梁結(jié)構(gòu)損傷的影響。Abstract：ThearticleanalyzesthedynamicresponseofbridgestructuresunderoscillatorycompactionusingMIDASandANSYSsimulationsoftware.Themodalanalysisfunctionisusedtocalcula

2、tethenaturalfrequencyandcycleofthebridgestructuretoexplorewhetherresonancecouldhappeninthesystemcomposedofoscillatoryrollerandbridgestructureitselfandfinallyfindstheinfluenceofoscillatorycompactiononbridgestructuredamage.關(guān)鍵詞：振蕩壓實；自振頻率；共振；結(jié)構(gòu)損傷Keywords：oscillatorycompaction；naturalfrequencyofvibra

3、tion；resonance；structuraldamage中圖分類號：U443文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2014）09-0084-020引言4振蕩壓實是一種振動與搓揉相結(jié)合的壓實方法，由于其能夠很好地解決靜壓壓實、振動壓實在橋面鋪裝壓實中存在的問題，因此在橋面鋪裝作業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。但若橋面振蕩壓實施工時，振蕩壓路機(jī)與橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生共振，這無疑會對橋梁結(jié)構(gòu)造成永久性的損傷破壞，從而降低橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，因此研究振蕩壓實對橋梁結(jié)構(gòu)損傷影響具有重要的意義。1振蕩壓實機(jī)理及動力學(xué)模型振蕩壓路機(jī)是通過振蕩輪內(nèi)部對稱于滾輪中心軸安裝的兩根偏心軸不斷旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的水平振動激發(fā)被

4、壓材料顆粒運(yùn)動，利用土力學(xué)交變剪應(yīng)變的原理進(jìn)行壓實[1，2，3]。要對橋面振蕩壓實的動力學(xué)過程進(jìn)行分析必須建立其整個動力學(xué)過程的相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，本文采用Hamilton原理推算結(jié)構(gòu)體系的動力學(xué)方程，建立分階段振蕩壓路機(jī)動力學(xué)模型如圖1所示。2橋梁自振頻率仿真分析2.1工程概況邢衡高速公路老漳河特大橋主橋長150m，跨徑組合為（40+70+40）m，橋梁平面位于R=6000m左偏圓曲線上，單幅橋?qū)?4.012m，主梁采用單箱單室直腹板箱梁，為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。2.2MIDAS仿真計算4在對老漳河特大橋主橋進(jìn)行仿真計算時，采用梁格法原理，將其簡化為平面桿系結(jié)構(gòu)，采用MIDAS建立有

5、限元模型[4，5]，全橋共74個節(jié)點(diǎn)，57個單元，如圖2。振蕩參數(shù)見表1，計算得出老漳河特大橋主橋固有周期及前八階振型，部分振型圖見圖3～圖4，計算結(jié)果如表2所示。2.3ANSYS仿真計算利用ANSYS對老漳河特大橋主橋進(jìn)行仿真計算，通過其模態(tài)分析功能對主橋的自振頻率及周期進(jìn)行計算分析，得出其前八階振型及振動頻率如表3所示，部分振型圖見圖5～圖6。2.4結(jié)果分析①由MIDAS和ANSYS對比分析知，兩種軟件計算主橋的各階頻率值都十分接近，滿足精度要求。②主橋前8階累計振型參與質(zhì)量比為93.2%，可以看出前8階涵蓋了主橋的主要振型。因此此范圍內(nèi)各階頻率的大小就能反映外在激勵作用下主橋振動

6、反映的強(qiáng)烈程度。如果二者十分接近，就類似于共振，外激勵將引起主橋的強(qiáng)烈振動，如果相差甚遠(yuǎn)，荷載放大效應(yīng)就十分微弱。3結(jié)論4綜上可知，老漳河特大橋主橋自振頻率ω與振蕩壓路機(jī)頻率θ=30hz相差甚遠(yuǎn)，所以振蕩壓路機(jī)與橋梁不會產(chǎn)生共振，故振蕩壓路機(jī)在橋面鋪裝過程中不會對橋梁結(jié)構(gòu)造成永久性損傷。參考文獻(xiàn)：[1]王曉磊.振蕩壓實在大跨徑混凝土橋梁鋪裝中的應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2011.[2]萬漢馳.振動壓路機(jī)壓實機(jī)構(gòu)分析[J].建筑機(jī)械化，2007（3）.[3]丁勇強(qiáng).振蕩壓實技術(shù)在瀝青路面施工中應(yīng)用的研究[D].長安大學(xué)，2008：04.[4]馬學(xué)良.振蕩壓路機(jī)壓實動力學(xué)及壓實過程

7、控制關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].長安大學(xué)，2008.[5]田麗梅，楊春紅，王國安.國內(nèi)外振動振蕩壓路機(jī)動力學(xué)模型[J].吉林大學(xué)學(xué)報，2003，4.4