斜交筒支梁桥在车辆移动荷载作用下的动力反应

摘要

在桥梁建设中，往往因为桥位处地形的特点，或者因为公路路线设计中标准对线型要求，或者因为满足高速公路、城市道路的空间立体交叉而采用斜交桥梁的方式。实际上，正桥即为当斜桥斜度等于0度时的一个特例，斜桥与正桥之间必然存在一定的联系和区别。尽管斜交桥能比较好的适用于路线要求，但由于受到斜交桥各片梁上产生的剪力的反对称性的影响，主梁在竖向荷载作用下发生弯曲效应时会同时产生扭矩，在扭转作用时会同时产生弯曲效应，受力比正桥复杂。到目前为止，各类斜交桥梁的静力行为已经被研究得比较多，并形成了固定的理论及有效的计算方法，但对于斜桥的动力行为，国内外的研究暂未达到比较满意的程度。因此研究公路斜桥在车辆移动荷载作用下的动力反应是很有必要的。
　　 本文以某单跨跨径为50m的简支T梁桥为工程背景，考虑了在不同斜度下，车辆荷载横向布置位置之间的变化，利用时程分析中的节点动力荷载，准确的模拟了车辆过桥的全过程中桥梁的受力情况。考虑到横向不同梁达到最大动挠度时刻，车辆所处的实际位置也不尽相同，提取各梁动挠度达到时间来布置静力荷载，从而求得斜度对简支T梁动态增量的影响。主要研究内容包括：
　　 (1)对移动荷载作用下简支梁动力反应的解析法和有限元法进行分析，利用有限元分析软件MIDAS模拟匀速移动常量力通过简支梁的过程，利用MIDAS自带的模态分析功能求得简支梁的前5阶自振频率，并与解析解进行对比。求得各控制截面的动位移随时间的变化关系，并与解析解进行对比，验证MIDAS解的可行性。
　　 (2)基于以上分析，运用实体单元，分别建立不同斜度简支斜梁桥的空间三维模型，求出不用斜度下的结构自振特性。考虑横向布载，得出不同斜度梁桥各梁跨中截面挠度的变化规律。
　　 (3)与静力分析结果进行对比，得出斜度对最大动挠度增量的影响规律。
　　 (4)对本论文的研究成果进行总结并提出了今后进一步的研究方向。