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斜交简支梁桥在车辆移动荷载作用下的动力反应

章文  
【摘要】:在桥梁建设中,往往因为桥位处地形的特点,或者因为公路路线设计中标准对线型要求,或者因为满足高速公路、城市道路的空间立体交叉而采用斜交桥梁的方式。实际上,正桥即为当斜桥斜度等于0度时的一个特例,斜桥与正桥之间必然存在一定的联系和区别。尽管斜交桥能比较好的适用于路线要求,但由于受到斜交桥各片梁上产生的剪力的反对称性的影响,主梁在竖向荷载作用下发生弯曲效应时会同时产生扭矩,在扭转作用时会同时产生弯曲效应,受力比正桥复杂。到目前为止,各类斜交桥梁的静力行为已经被研究得比较多,并形成了固定的理论及有效的计算方法,但对于斜桥的动力行为,国内外的研究暂未达到比较满意的程度。因此研究公路斜桥在车辆移动荷载作用下的动力反应是很有必要的。 本文以某单跨跨径为50m的简支T梁桥为工程背景,考虑了在不同斜度下,车辆荷载横向布置位置之间的变化,利用时程分析中的节点动力荷载,准确的模拟了车辆过桥的全过程中桥梁的受力情况。考虑到横向不同梁达到最大动挠度时刻,车辆所处的实际位置也不尽相同,提取各梁动挠度达到时间来布置静力荷载,从而求得斜度对简支T梁动态增量的影响。主要研究内容包括: (1)对移动荷载作用下简支梁动力反应的解析法和有限元法进行分析,利用有限元分析软件MIDAS模拟匀速移动常量力通过简支梁的过程,利用MIDAS自带的模态分析功能求得简支梁的前5阶自振频率,并与解析解进行对比。求得各控制截面的动位移随时间的变化关系,并与解析解进行对比,验证MIDAS解的可行性。 (2)基于以上分析,运用实体单元,分别建立不同斜度简支斜梁桥的空间三维模型,求出不用斜度下的结构自振特性。考虑横向布载,得出不同斜度梁桥各梁跨中截面挠度的变化规律。 (3)与静力分析结果进行对比,得出斜度对最大动挠度增量的影响规律。 (4)对本论文的研究成果进行总结并提出了今后进一步的研究方向。


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