（40+60+40）m預(yù)應(yīng)力鋼－混凝土組合梁橋結(jié)構(gòu)動力特性分析

李志聰

（河北省交通規(guī)劃設(shè)計院，河北 石家莊 050011）

0 概述

某橋是跨越津浦鐵路的一座高速公路橋梁，該橋已于2006年底通車，與津浦鐵路交叉位置處共有5股道，橋下凈空按大于8m考慮，上部結(jié)構(gòu)采用（40＋60＋40）m鋼－混凝土組合梁，其中主孔采用60m跨越津浦鐵路。大橋設(shè)計荷載為：公路I級；橋面布置：半幅0.50m（護欄）＋凈12.25m＋0.50m（護欄）。大橋主梁截面由預(yù)制開口鋼箱梁和現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板通過抗剪連接器組成，鋼箱梁寬為2.1m，結(jié)構(gòu)中線處梁高為1.75m，橋面板厚為0.3m，主梁結(jié)構(gòu)中線處全高為2.05m；半幅橋橫向布置3個鋼箱，中距為4.075m，橋面板寬為13.25m。橫斷面見圖1。

1 有限元分析模型

圖1 橫斷面圖

單元模型考慮組合箱梁的特點，采用MIDAS中板單元模擬箱梁頂板、腹板與底板以及橫隔板，采用link單元模擬體外預(yù)應(yīng)力鋼束。將橋面板砼視為正交異性材料，其本構(gòu)關(guān)系滿足虎克定理，即不考慮砼材料的非線性。同時為簡化模型，將底板及其縱向加勁肋一起按正交異性板處理，鋼箱腹板及橫隔板也視為正交異性材料。

2 橋梁動力特性分析

2.1 橋梁屈曲穩(wěn)定分析

由于本橋施加預(yù)應(yīng)力較多，軸力較大，因此分別對其施工階段和成橋階段進行了屈曲分析，主要計算了上部結(jié)構(gòu)前10種屈曲模態(tài)情況。成橋后屈曲穩(wěn)定系數(shù)如表1，施工階段屈曲穩(wěn)定系數(shù)如表2。

表1 成橋后屈曲穩(wěn)定系數(shù)表

表2 施工階段屈曲穩(wěn)定系數(shù)表

2.2 橋梁動力反應(yīng)譜分析

本橋采用單質(zhì)點法，按子空間迭代法計算各模態(tài)特征值，然后用SRSS法進行各振形的疊加組合。計算采用《JTJ 004—89地震規(guī)范》提供的地震反應(yīng)譜。前10階自振模態(tài)情況見圖2，表3。

圖2 水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜

表3 自振周期頻率表

3 結(jié)論

3.1 橋梁結(jié)構(gòu)屈曲分析：成橋屈曲穩(wěn)定系數(shù)為10.66，施工階段屈曲穩(wěn)定系數(shù)為4.79。雖然施工階段屈曲穩(wěn)定系數(shù)較小，但在安全范圍內(nèi)。

3.2 橋梁動力反應(yīng)譜分析：本橋為鋼砼迭合箱梁結(jié)構(gòu)，上部重量較輕，每幅橋總重為3 572t，計算疊加的全部水平地震力僅為74.6t，不控制橋梁設(shè)計。按照有關(guān)規(guī)定，鋼橋自振周期一般不小于0.33s，本橋一階振形對應(yīng)的周期為：T＝1.48s，在正常范圍內(nèi)。

[1]JTJ 025—86，公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]崔佳，魏明鐘，等.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范理解與應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[3]張銦，等.體外預(yù)應(yīng)力組合梁橋的動力特性分析[J].公路與汽運，2004，（8）：59-61.

[4]劉玉擎.組合結(jié)構(gòu)橋梁[M].北京：人民交通出版社，2005.

[5]項海帆.高等橋梁結(jié)構(gòu)理論[M].北京：人民交通出版社，2001.