基于车桥耦合振动的钢管混凝土系杆拱桥动力响应分析

张耀1,2，孙增寿2

(1.同济大学 土木工程学院，上海 200092；

2.郑州大学 土木工程学院，河南 郑州 450001)

摘要：为研究钢管混凝土系杆拱桥在车辆荷载作用下的动力效应，利用ansys二次开发功能编写基于车桥耦合理论的车桥耦合振动分析程序，分析车速、车重以及路面不平顺等级3个因素对拱肋、端部吊杆及桥面跨中等关键部位动力响应的影响。分析结果表明：随车速、车重及桥面不平顺等级降低，桥梁跨中节点位移响应峰值不断增大，拱脚、1/4拱肋及拱顶截面处的应力最大值不断增大，最小值不断减小；但拱顶截面应力响应峰值对车重、车速及桥面不平顺等级的敏感程度较拱脚与1/4拱肋截面处的低。此外，桥梁跨中加速度响应峰值及端部吊杆应力幅对车重20 t最敏感，端部吊杆的应力幅随车速提高反而降低，当桥面不平顺等级为D级时端部吊杆应力幅达到186 MPa。最后，对比车-桥振动响应分析发现，随着桥面不平顺等级降低、行车速度提高，将会引起车体较大的竖向加速度峰值，进而引起桥梁结构较大的竖向位移。

关键词：钢管混凝土系杆拱桥；车桥耦合；车速；车重；桥面不平顺等级

在桥梁运营过程中，一方面车辆的振动响应激励着桥梁振动，另一方面桥梁的振动效应又影响着车辆的振动；通常桥梁结构在行车荷载作用下的动力响应往往要大于等值的静力响应。早期关于车桥耦合振动分析的研究主要集中于梁桥[1-2]，特别是简支梁桥；……