王 涛

桥梁结构的振动是影响桥梁使用与安全的重要因素之一,桥梁动力问题已成为近年来工程界广泛讨论的一个热点话题。随着有限元理论及计算机技术的发展和广泛应用,ANSYS软件能够对桥梁结构进行有限元建模,更加全面的分析和评价桥梁结构的动力性能,对桥梁的设计、施工、质量评定具有十分重要的意义。

1 工程概况

保安彩虹大桥位于陕西省志丹县城南,大桥全长103m,计算跨径为96m,矢高24m,矢跨比1/4,拱轴线采用悬链线,拱轴系数m=1.756。该桥主要结构如下:1)拱圈:采用2根直径900mm钢管与腹板组成高2.30m的哑铃形断面,内灌C45微膨胀混凝土,全桥布置3道横撑,横撑采用单根直径1000mm钢管。2)吊杆:采用 OVM 拱桥吊杆体系,全桥共设吊杆 11对,间距6.4m,上端为张拉端,锚固于上弦杆顶部,下端为固定端,锚固于横梁底部。3)横梁:预制横梁采用预应力混凝土T形梁,梁高1.5m。4)桥面板:车行道桥面板采用钢筋混凝土空心板,简支体系,桥面连续。横桥向布置边板和中板,全宽共18块空心板,板高均为0.5m。

2 ANSYS有限元建模

2.1 钢管混凝土拱圈

由于钢管混凝土拱肋是由钢管和混凝土两种材料构成的组合结构,在不同的施工状态下,钢管混凝土拱肋截面几何特性的合理计算有待于探讨。目前在计算钢管混凝土拱肋的几何特性时,一般采用如下3种方法:1)换算截面法,即将钢管面积按一定原则换算为混凝土面积,或将混凝土面积按一定原则换算为钢管面积,从而将钢管混凝土视为单一材料。分别计算钢管和混凝土截面面积、抗弯惯性矩和扭转常数,然后按刚度等效原则进行换算。……