某大跨連續剛構橋動力特性探討范文

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摘要：本文以某大跨連續剛構橋為例，通過MIDAS/CIVIL有限元仿真分析軟件建立該橋的三維仿真模型，計算該橋的動力特性，通過脈動試驗和跑車試驗來檢驗橋梁整體動力特性狀況。檢測結果表明，該橋實測自振頻率大于理論計算值、實測沖擊系數小于理論計算值、實測振型與計算模型振型基本一致，實測阻尼比在正常的分布范圍內，因此可以得出，某大跨連續剛構橋動力特性良好，滿足設計要求。

關鍵詞：連續剛構橋；仿真分析；動力特性

0引言

橋梁動力特性主要包括自振頻率、沖擊系數、振型和阻尼比。對其進行檢測分析是評價橋梁整體剛度情況和整體缺損狀況的有效手段。本文以某大跨連續剛構橋為例，介紹該類橋梁動力特性檢測評價的全過程。為該類橋的檢測和養護提供些許參考資料。

1動力特性檢測

1.1工程概況

某大跨連續剛構橋的橋跨結構為3跨（105+200+105）m預應力混凝土連續剛構。主墩采用鋼筋混凝土雙薄壁柔性墩，交界墩采用分幅雙柱矩形空心墩，基礎采用挖孔方樁。設計荷載為公路-Ⅰ級。橋面寬11m，三車道。

1.2理論計算

利用MIDAS/CIVIL有限元仿真分析軟件建立某大跨連續剛構橋的空間有限元模型，并計算其前4階的自振頻率和振型。

1.3傳感器測點布置

根據某大跨連續剛構橋的結構形式及受力特點，在第1跨1/4、跨中、3/4，主跨1/8、1/4、3/8、跨中、5/8、3/4、7/8，第3跨1/4、跨中、3/4共13個截面的橋面中心位置布置1個加速度傳感器，用來檢測橋梁的自振頻率、振型和阻尼比。在主跨跨中橋面護欄兩側布置1個動撓度測點和1個加速度傳感器，用來檢測橋梁的沖擊系數和自振頻率。

1.4現場實施

本次針對某大跨連續剛構橋動力特性的檢測主要由脈動試驗和跑車試驗組成。脈動試驗時需封閉橋面交通，采用加速度傳感器測量自然狀況下外界各種因素所引起的橋梁微小且不規則的振動，然后通過測試軟件對試驗數據進行譜分析，最終得到橋梁結構的自振頻率、結構振型和阻尼比。跑車試驗時采用2輛三軸重型（350kN）車輛分別以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h的速度勻速通過橋跨結構，每個車速工況重復2次試驗。以測定橋梁結構在動荷載作用下的沖擊系數和自振頻率。

2動力特性分析

2.1脈動試驗結果分析

通過現場試驗和對試驗數據的模態分析，得到某大跨連續剛構橋的前4階實測頻率值和阻尼比。某大跨連續剛構橋實測自振頻率大于理論計算值，該橋實測振型與計算模型振型基本一致，另外該橋實測阻尼比在正常的分布范圍內，說明某大跨連續剛構橋主梁整體剛度較好。

2.2跑車試驗結果分析

根據某大跨連續剛構橋1階自振頻率值和相關規范要求，可計算得出該橋沖擊系數為1.050。

3結論

1．根據動力特性檢測的結果來對橋梁進行評估。某大跨連續剛構橋實測自振頻率大于理論計算值、實測沖擊系數小于理論計算值、實測振型與計算模型振型基本一致，實測阻尼比在正常的分布范圍內，因此可以得出，該橋動力特性良好，滿足設計要求。2．動力特性是橋梁的固有特性，當橋梁存在或出現缺損時，其自振頻率會降低，振型會出現變異，阻尼比也會發生變化，因此對橋梁動力特性進行檢測分析是一種較為便捷檢測橋梁健康狀況的手段。

參考文獻

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作者：李鵬1；李俊峰2 單位：1葛洲壩集團試驗檢測有限公司,2中國水利水電第五工程局有限公司