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案例分析
刍议高墩大跨铁路桥梁动力特性
刘宏睿
(中铁三局集团第六工程有限公司,山西晋中030600)
摘要:随着我国道路交通的不断发展,桥梁的施工应用也开始增多,相应的在很多跨度较大地区所建设的桥梁的跨度也愈加的
变大,桥墩也越来越高,体系也越来越柔。这样的高桥墩结构具有自重大、柔度大且阻尼小的特点。那么依据于本文的研究目的
笔者从实际的工程案例入手,以某个大跨度高墩连续刚构桥为模型,采用 Midas/ Civil软件构建三维动力的有限元模型,实现对该
桥的动力特性分析,最终得出该桥的前十阶振型。除此之外,通过对加弹性阻尼器对结构的动力影响的分析,了解到其对改変结构
的动力性能
关键字:动力特性;铁路桥梁;高墩大跨度;应用分析
中图分类号:U441.3文献标识码:A文章编号:1674-3024(2015)10-80-02
前
(K-o2M)U=0
铁路在现代交通运输工具中是重要的组成部分,它也是当
由于位移的存在是任意的,需要满足
前货物运输的主要形式,并且在我国经济快速发展的带动下,
Ik-a'm
它的建设工程和普及也有了更大范围的扩展,特别是在国家出
对于上述的特征值问题一般是采用子空间迭代法来进行求
台了对西部建设的支持文件外,西部地区的铁路桥梁建设工程解,最后所求得的代表结构的n个自振圆频率。只要得到了体
量开始増多。由于西部地区的地形较为复杂多変,在具体的建系的振动频率矢量,再把各个振型的频率带入到第二个式子中
造过程中,需要有专业的技术作支撑,并且要根据地形的需要国,就可以顺利的得到相应的振型或固有模态。
采用大跨度、高桥墩的形式,从工程的整体稳定性和安全性入3动力特征的分析
手,采取一系列行之有效的策略,保证建设施工的可靠,因此,
就要对其动力特性有全面详细的分析把握,尽可能的戒少施工3.1建立它的动力分析模型
问题的出现,从而使铁路功能可以最有效的发挥。
桥梁结构的有限元模型是进行结构的动和静力分析时所利
1实际的工程案例分析
用的可以直接的反映结构力学性能和构造特点的计算图形式
那么,模型的建立就会对实际桥梁进行合理的简化来作为前提。
笔者以某个大桥建造为例进行了这方面内容的分析,该桥
笔者在进行本文的分析,对于该桥的模型建立,主要采用
采用的是(54+3X90+54)m预应力混凝土刚构一一连续梁桥,
了梁单元、刚性单元、主从单元以及弹簧单元等四者。主梁和
5和6桥墩和主梁固结,4和7桥墩设置相应的支座。它的梁体桥墩以及承台大都是采用梁单元模拟,刚构墩和主梁之间的连
属于单箱单室变高度直腹板箱形截面,它的边支点和跨中梁的
接采用的是刚性单元模拟,支座采用的是主从单元模拟,阻尼
高度为4.0m,中支点的梁的高度是7.0m,梁的底部变化段采用
采用的是一般性质的连接模拟,地基变形的影响主要采用位于
的是1.8次抛物线。箱梁顶板的宽度是7.5m,厚度为0.36m,
桥墩底部的水平和转动弹簧模拟
底板的宽度是5.0m,厚度是0.4-1.0m,腹板的厚度是0.5
我们采用大型通用的有限软件 Midas/ Civil来进行模型的建
0.9m,支座中心的横向间距中支点是4.6m,边支点是3.2m,
立,在模型的计算中把整个桥梁划分为609个节点和604个单
连续梁中支点处箱梁梁底加宽到6.4m,刚构墩顶箱梁底要把其
元,那么5墩和6墩是刚构墩,4墩和7墩是连续梁墩
宽度加至7,4m。全联在刚构墩的顶、中支点以及边支点处要设3.2分析的结果
置8道横隔板,并且还要在横隔板设置过人洞。如图下所示:
通过对该桥进行模型的分析,对前10阶振型结果列下表所
表1模态分析结果
12.7657462.2717X7
放一体系同向侧字
121.377179
一体系纵报动
4.41245161.420084一体系反向侧弯
一体系反向弯
上图中第一为全桥的布置示意图;第二为箱梁的横断面。
59,1015540,690342
610.103400.62186
体照+域反向纵弯
2相关计算的理论阐述
711,60900.5412(6
梁体竖+反阿飘
从高墩铁路桥梁结构的实际应用来看,它是属于ー个质量
13.7607200.456603梁反向*同向侧夸
和刚度连续分布的体系,具有多个自由度的结构,采用有限元
914.5676900.431310梁体反向偶弯反向侧弯
分析需要对结构进行离散,在被离散后的结构成为了有限个自
2800.4234体高阶竖+?定反向弯
由度的有限元计算模型。但是,由于阻尼对于结构的自振特性
那么,从上图可以看出,梁的竖向和纵向振动以及横向弯
影响较小,因此在求结构的自振频率和振型时,通常会忽略阻曲振动交替出现,就表明了箱梁结构的梁高取值、櫝截面设计
尼的影响作用。那么,我们可以把结构设置为具有n个自由度
以及顶底板厚度等都是符合实际需要的,全桥的扭转振动出现
那么这个体系的自由振动就可以下述方程式来表示:
的时间较晚,也正说明了箱形梁抗扭刚度大的这一特点。第
MU(t)+KU (t=0
阶的主要是主跨振动为主要的面内振动,这是由于主跨的跨度
上述式子中,M和K代表分别是结构体系的质量和刚度矩
为98米,边跨的跨度是54米,也就是说,主跨较为柔
阵;(0)代表的是体系各个节点的位移矢量。那么和上述n4安置减震装置后的动力特性分析
个自由度的振动模型相对应的特征方程就可以表示为
80建筑建材装饰
2015年第10期