泸州沱江龙西大桥100m边跨振动异常的分析研究

【摘要】： 钢筋混凝土拱桥由于自身的优点以及与我国桥梁建设的实际情况相适合,在我国得到了广泛的应用。正是因为拱桥在我国大量建设,以及桥梁发展日趋轻薄化,这使得车辆作用下的桥梁振动问题愈加不容忽视。前人已经从理论和实践上证实了,在移动车辆荷载作用下,桥梁结构将产生比相同静荷载作用下更大的变形和应力。这种动力效应是不可忽视的,因为过大的振动会降低结构的承载能力,影响桥梁的使用寿命。 随着计算机技术的发展,利用有限元软件对结构进行动力特性分析可以方便地计算其固有频率和振型,有些功能强大的有限元软件,还提供了对结构进行动力响应分析的功能,如果合理选择相关动力学参数,可以使得有限元模型与实际桥梁的动力响应特性达到较高的相似程度。本文针对龙西大桥边跨(钢筋混凝土肋拱桥)冲击系数过大的异常振动问题,应用ANSYS软件建立其空间有限元模型进行动力学研究,通过自振特性分析得到桥梁的自振频率及振型;为了寻找拱桥振动异常的原因,本文的工作重点放在研究结构的动力响应(瞬态动力分析)上,考虑到汽车振动的影响,采用弹簧质量块来模拟汽车荷载的方法,模拟分析了当移动车辆以不同速度通过桥面时的时间历程动力响应。通过计算得到桥梁的冲击系数,并将计算结果和试验结果进行对比,结果表明模型与实桥的动力特性和动力响应的相似程度是令人满意的。在此基础上,提出在设计阶段通过桥梁的动力分析预估汽车荷载对桥梁的冲击效应的设计思路,从而尽可能避免新建桥梁振动异常的问题。通过改变矢跨比、立柱横梁长度和汽车振动频率等影响因素,进一步讨论和研究龙西大桥振动异常的原因。通过分析,得到了一有意的结论,其成果对今后拱桥设计具有一定的参考价值。