汤建林,宋景景

(浙江省交通运输厅工程质量监督局检测中心,杭州311215)

桥梁结构的自振特性主要包括结构的自振频率、振型、阻尼比等。拱桥的自振特性主要取决于桥跨结构的组成体系、各构件的刚度、质量分布及支承条件等因素。拱桥的自振特性分析对合理地进行桥跨结构的抗震设计、抗风稳定性分析及车振分析等都有着重要的意义[1]。本文通过横塘港大桥自振特性分析及动载试验结果,对该桥结构的使用性能和整体刚度进行分析评估。

1 工程概况

横塘港大桥位于浙江省桐乡市,跨越横塘港,桥梁全长1 040 m。主桥为跨径144 m的钢管混凝土拱桥,引桥为25 m和30 m装配式部分预应力混凝土连续箱梁。桥面净宽2×净-11.75m,设计荷载为公路-I级,按双向4车道设计。主桥上部结构采用144 m下承式钢管混凝土系杆拱,计算跨径为140 m,拱轴线形为二次抛物线,矢跨比为1/5,拱肋断面形式为横哑铃型,横向设置三片拱肋,一片中拱肋和两片边拱肋。下部结构采用柱式桥墩、钻孔灌注桩基础。拱桥上部结构采用C50混凝土,桥墩墩身采用C30混凝土,基桩采用C25水下混凝土。

2 动力分析模型

为了与动载试验结果进行比较,并对桥梁自振特性进行评估,采用桥梁空间分析程序MIDAS对该桥主桥建立有限元空间模型。主桥空间分析计算模型如图1所示。

图1 主桥空间分析计算模型图

3 桥梁自振特性理论分析

3.1 基本方程

在无外力作用时,同时不考虑阻尼作用,结构动力分析的无阻尼方程为:

(1)式中:[M]为质量矩阵;[K]为整体刚度矩阵;{δ}为整个结构的节点位移列阵;{¨δ}为对 {δ}求二次导。……