波形钢腹板箱型梁桥的静动力学性能研究

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我国在简支梁桥和连续梁桥中主要以预应力混凝土结构为主,而钢混结构主要用于大跨径的悬索桥、斜拉桥和拱桥中。波形钢腹板箱梁桥作为一种新颖的钢混结构,为简支梁和连续梁的选择提供了一种新形式。波形钢腹板箱梁桥具有自重小、结构合理、抗震性能优良、节能环保、轻盈美观的优点,使得该桥型近些年在研究和建设方面都进入快速的发展期。目前波形钢腹板箱梁桥的研究多在抗剪、抗弯、抗扭以及稳定性方面,模型试验也多在简支梁等小跨径桥梁进行,在大跨径桥梁方面的研究还相对缺乏,尤其是在动力方面的研究。论文以一座跨径为156米的波形钢腹板连续箱梁桥为工程依托,采用有限元分析软件建立桥梁有限元模型,对该结构的静力性能和在地震作用下的动力响应进行计算分析。在两种极限状态工况下,分别对波形钢腹板箱梁桥和等效混凝土腹板箱梁桥进行静力计算,并对两种结构在同等荷载作用下的应力和位移进行对比。认为波形钢腹板箱梁桥混凝土顶底板在抗弯过程中有更大的贡献,剪应力在钢混竖向连接部位有应力集中现象,应提高施工质量,确保连接的可靠度。对波形钢腹板箱梁桥进行动力分析,分别采用反应谱和时程分析的方法,对结构在地震力作用下的应力和位移响应进行计算。其中竖向地震作用对结构影响较大,应力和位移的峰值主要出现在跨中截面和零号块附近钢混连接处。比较两种方法,在位移方面结果较为一致,反应谱法的应力整体较时程分析法大,应力分布规律基本一致。该桥型能够很好满足抗震要求,有较好的抗震性能。通过调节横隔板的数量和厚度,分析横隔板对桥梁结构扭转和自振特性的影响。合理设置横隔板数量和厚度,对桥梁结构的扭转性能有较大的提高,但对自振频率和振型影响较小。
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