曲线箱梁桥动力特性分析

韩伟华

（山西黎霍高速公路有限公司，山西 长治 046000）

引言

1 结构动力分析方法概述

结构自振频率与振型的求解以及特征值屈曲分析，都可归结为求解结构动力平衡方程特征值的问题［2］。

1.1 固有振型和频率

桥梁结构的动力特性主要包括结构在车辆荷载、地震荷载、风荷载等动力作用下的响应和结构自身的振型、自振频率等。桥梁的动力特性由桥跨结构的组成体系、质量分布、各构件的刚度及支承条件等因素决定。在不考虑结构阻尼影响的条件下，利用有限元法计算结构自振特性的方程：

该方程为n次多项式，有n个解，常用的有限元求解方法有子空间迭代法和广义雅可比法，结构的第i阶振型向量和自振频率即为求解所得的i和i。

1.2 自振特性分析

结构体系的动力平衡方程可表示为：

若忽略阻尼矩阵，在没有外载荷参与下，系统的无阻尼自由振动方程：

求解得到其特征值i2，同时求得结构的第i阶自振频率，则结构的第i阶自振振型即为对应的特征向量{v}i。

2 动力分析的有限元模型

采用梁格法，利用有限元软件Midas/Civil建立 50 m+80 m+50 m预应力连续曲梁桥的动力特性模型，见图 1，截面形式采用单箱双室截面见图 2，分割方式见图3。该连续曲线梁桥顶板宽16 m，底板宽11 m，两侧各悬臂长2.5 m，箱梁根部梁高5.0 m，跨中梁高为2.2 m，悬臂端梁高2.5 m，箱梁根部底板厚60 cm， 箱梁顶板厚度0#块为75 cm，其余为28 cm；箱梁底板厚度0#块为125 cm，跨中底板厚30 cm，其它梁段梁高、底板厚度均按照1.5次抛物线变化。利用实际曲线连续刚构桥为建模样板，逐次改变模型的曲率半径，建立曲率半径为R1=500 m、R2=600 m、R3=700 m、R4=800 m、R5=900 m和R6=1 000 m的6个模型。……