斜交角度對斜梁橋沖擊系數(shù)的影響

宋振豐

(深圳市市政設(shè)計研究院有限公司)

1 斜橋模型的建立

1.1 梁格法簡介

梁格法的主要思路是將上部結(jié)構(gòu)用一個等效梁格來模擬，將分散在板式或箱梁每一區(qū)段內(nèi)的彎曲剛度和抗扭剛度集中于最鄰近的等效梁格內(nèi)，實際結(jié)構(gòu)的縱向剛度集中于縱向梁格構(gòu)件內(nèi)。從理論上講，梁格必須滿足以下等效原則:當(dāng)原型實際結(jié)構(gòu)和對應(yīng)的等效梁格承受相同荷載時，兩者的撓曲應(yīng)是恒等的，而且在任意梁格內(nèi)的彎矩、剪力和扭矩應(yīng)等于該梁格所代表的實際結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)力。

1.2 梁格法建立斜橋模型

為了模擬斜梁橋的斜交角度，采用midas 軟件通過梁格法建模。以0° ～60°五梁式3 ×20 m 連續(xù)T 梁為例，每間隔5°建立一個斜梁橋模型來分析斜梁橋頻率隨斜交角度的變化。圖1 所示為45°3 ×20 m 梁格模型。用梁格法建模時，縱向梁格的數(shù)量和截面性質(zhì)均按主梁數(shù)量和截面性質(zhì)選取

橫向梁格分為實際梁格和虛擬梁格兩種。在有橫隔板處建立實際梁格，其截面特性按橫隔板和該梁格寬度內(nèi)的橋面板構(gòu)成的T 形梁選取。在無橫隔板處建立虛擬梁格，其截面特性如下

圖1 45°3 ×20 m 梁格模型

式中:b 為梁格代表的實際梁寬;h 為橋面板厚度。

2 計算結(jié)果分析

對所建的模型作特征值分析，得到其一、二階豎向彎曲振型和頻率，表1 中分別列出了0°、20°、40°、60°斜橋的一、二階豎向彎曲振型和頻率。其中一階豎向頻率對應(yīng)正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)的沖擊系數(shù)，二階豎向頻率對應(yīng)的是負彎矩效應(yīng)的沖擊系數(shù)。

將求得的頻率代入公式(2)即可求出其對應(yīng)的沖擊系數(shù)，見表2、圖2。由圖2 可看出當(dāng)斜交角度小于40°時，沖擊系數(shù)隨斜交角度變化不大。當(dāng)斜交角度超過40°時，沖擊系數(shù)變化非常變化明顯，與正橋差別很大。

表1 不同角度斜橋一、二階振型及頻率 Hz

表2 不同斜交角度對應(yīng)的沖擊系數(shù)

圖2 沖擊系數(shù)隨斜交角度變化曲線

3 結(jié) 論

(1)采用midas 軟件通過梁格法建模，能夠很好地模擬斜梁橋。

(2)對于斜交角度小于40°的斜梁橋，計算其沖擊系數(shù)時可按正橋考慮。斜交角度大于40°的斜梁橋，計算沖擊系數(shù)時必須考慮斜交角度的影響。

［1］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準. 公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范(JTG D60－2004)［S］.中華人民共和國交通部，2004.

［2］戴公連，李德建. 橋梁結(jié)構(gòu)空間分析設(shè)計，2001 方法與應(yīng)用［M］. 人民交通出版社.

［3］劉鋼城. 梁格法在某單箱雙室連續(xù)箱梁縱向應(yīng)力分析中的應(yīng)用［J］.鐵道勘測與設(shè)計，2002.

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