系杆拱U梁车桥动力响应分析.docVIP

  系杆拱 U 梁车桥动力响应分析 孙洪涛，吴定俊，李奇** （同济大学桥梁工程系） 5 10 15 20 摘要：本文建立了 32m+64m+32m 桥梁空间有限元模型，以考虑主桥两侧简支梁对系杆拱 U 梁自振特性及车致响应的影响，运用车桥耦合振动理论对 U 型梁车桥振动响应进行了分析。 进行了三种工况（准高速客车、C62 货车和 K6 货车）下的车桥耦合计算，重点对 64m 系杆 拱 U 梁的动力性能以及车辆过桥时的舒适性、安全性进行了分析。 关键词：桥梁工程；系杆拱；U 型梁；动力系数；舒适性；车桥振动 中图分类号：TU997 Dynamic response analysis of tied arch-U beam bridge sunhongtao, wudingjun, liqi (Department of Bridge Engineering, Tongji University, Shanghai 200092) Abstract: In this paper, the finite element model of the 32m + 64m + 32m bridge is established to considerate the impact of the simply-supported beams on both sides on the natural characteristics and the response by the cars. And the vibration response of the u-girder is analyzed by using the theory of vehicle-bridge coupling vibration. The vehicle-bridge calculation of the three working conditions (Quasi high speed passenger car, C62 wagon and K6 van) has been done, and the dynamic properties, the comfort and the security of the 64m tied arch U-beam are analyzed. Key words: Bridge engineering; tied arch; U-girder; dynamic coefficient; passenger comfort; vehicle-bridge vibration 25 0 引言 槽型梁作为一种下承式板梁组合结构,与箱梁、T 梁、板梁相比,具有建筑高度低、降噪 效果好、断面空间利用率高、行车安全等优点。英国在 1952 年建造的罗什尔汉桥最早采用 槽型梁,此后,槽型梁相继应用于日本、西德、英国和澳大利亚铁路桥梁中,日本和前苏联还做 30 了槽型梁标准设计[1-2]。20 世纪 80 年代起,我国学者对铁路简支和连续槽型梁桥进行了大量 研究[3-4], 槽型梁也开始运用于我国铁路桥梁工程实践中。另一方面，国内外对系杆拱桥的 研究也很丰富，实践应用也已经很成熟；但是关于系杆拱槽型梁的车桥动力响应分析却是不 多。因此，本文着重对系杆拱槽型梁的车桥动力响应进行了分析。 1 桥梁模型及参数说明  35  1.1  有限元模型 车桥耦合振动验算结构为 32m+64m+32m 跨径布置主桥，以考虑主桥两侧简支梁对自振 特性及车致响应的影响。采用 Midas 有限元软件对桥梁结构进行建模分析，其中 64m 槽型 梁底板采用板单元，其余均采用考虑剪切变形的空间梁单元（图 1）。为了精确模拟 32m 简支梁横隔板、支座处变截面等复杂结构，采用 Ansys 有限元软件建立了 32m 简支梁的实 40 体模型，并计算出了等效梁截面参数，在 Midas 中建模时直接采用了等效后的数值截面。桩 作者简介：孙洪涛(1988-)，男，山东烟台人，硕士研究生，研究方向为桥梁结构理论 通信联系人：吴定俊(1956-)，男，福建福清人，教授，研究方向为桥梁结构设计理论. tjwdj@mail.tongji.edu.cn -1-   长考虑至覆土层以下 10m，并在桩底面施加固定约束，以近似考虑基础的弹性约束。二期恒 载按照 95.34kN/m 施加到道床板位置。 （a）桥梁有限元模型（无渲染）  45 50 55  （b）桥梁有限元模型（有渲染） 图 1 大桥空间有限元模型 Fig.1 the space finite element model of the bridge 1.2 计算工况 该线路的设计车速为