大跨径钢管混凝土系杆拱桥动力特性分析

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发布时间：2021-09-09

资料介绍

大跨径钢管混凝土系杆拱桥动力特性分析
宋晓好
(绍兴袍江大桥建设工程指挥部，浙江绍兴312071)
摘要：该文介绍了利用MIDAS／Civil建立袍江大桥空间模型。其主拱、边拱、吊杆横梁和桥面系采用梁单元、板单元模拟，吊
杆和系杆用只受拉单元模拟，并对其进行模态分析提取桥跨自振特性。与实测值进行比较，查看基本振动形态，得出该桥实测
模态与理论计算模态较吻合，且面内振动频率符合简化计算公式规律，该桥动力特性优良。
关键词：飞燕式钢管混凝土拱桥；有限元；自振特性；模态分析；袍江大桥；绍兴市
中图分类号：U448．22+5 文献标识码：A 文章编号：1009—7716(2012)03-0052-02
0 前言
钢管混凝土系杆拱桥的出现顺应了拱桥不断
向大跨度、轻型化方向发展的趋势。飞燕式系杆拱
桥是拱桥中极具特色的一种桥型，由主跨、边跨、
主拱墩及系杆四大部分组成。由于钢管混凝土拱
桥跨度大，质量轻，其本身刚度小，同时在设计中
又很少考虑其动力特性，从而给此类拱桥的运营
带来安全隐患。目前关于该类桥型设计与施工方
面的文献报道已较多，但对成桥后结构自身固有动
力特性进行分析的文献还较少。本文以绍兴市袍
江大桥(五跨飞燕式钢管混凝土拱桥)为研究对象，
通过对成桥模态试验，得出其自身的动力特性，并
结合理论计算分析，评定成桥的结构特性和设计
效果
1 桥梁概述
袍江大桥位于浙江绍兴袍江经济技术开发
区，主桥为带飞燕式边拱的五跨连拱中承式钢管
混凝土系杆拱桥。跨径为40 m+3 X 185 m+40 in，
拱轴线形式为二次抛物线，矢跨比为1／4，拱肋截
面形式为桁架式。桥面宽45 In，吊杆横梁通过湿接
头与桥面板联成整体，在承受二期恒载和活载时
成为钢}昆叠合梁。设计荷载为汽车一超20级，挂
车一120，人群活载为4．0 kN／m 。
上下游拱肋位置处各设6根柔性系杆以平衡
拱肋的水平推力。吊杆为可换式双吊杆。
2 理论计算
2．1 计算模型
根据该桥的结构形式和受力特点，利用
MIDAS／Civil建立桥梁的空间分析模型，如图1所
收稿日期：2012一O1一O9
作者简介：宋晓妤(1969一)，女，浙江绍兴人，高级工程师，从
事道桥工程建设施工管理工作。
示。模型中采用梁单元和板单元模拟主拱、边拱及吊
杆横梁和桥面系；采用只受拉单元模拟吊杆和系杆。
在计算中将两根相邻的吊杆简化为一根处理。
图1 MIDAS／Civil飞燕式钢管混凝土拱桥模型
2．2 模态分析
利用MIDAS／Civil软件模态分析功能，提取该
桥前5阶模态参数(频率、振型)。该桥前5阶模态参
数见表1所示，前5阶振型如图2～6所示，包括面
外一阶对称模态、面外一阶反对称模态、面内一阶反
对称模态、面内扭振模态、面内一阶对称模态。