（40+60+40）m預應力鋼－混凝土組合梁橋結構動力特性分析

李志聰

（河北省交通規劃設計院，河北 石家莊 050011）

0 概述

某橋是跨越津浦鐵路的一座高速公路橋梁，該橋已于2006年底通車，與津浦鐵路交叉位置處共有5股道，橋下凈空按大于8m考慮，上部結構采用（40＋60＋40）m鋼－混凝土組合梁，其中主孔采用60m跨越津浦鐵路。大橋設計荷載為：公路I級；橋面布置：半幅0.50m（護欄）＋凈12.25m＋0.50m（護欄）。大橋主梁截面由預制開口鋼箱梁和現澆預應力混凝土橋面板通過抗剪連接器組成，鋼箱梁寬為2.1m，結構中線處梁高為1.75m，橋面板厚為0.3m，主梁結構中線處全高為2.05m；半幅橋橫向布置3個鋼箱，中距為4.075m，橋面板寬為13.25m。橫斷面見圖1。

1 有限元分析模型

圖1 橫斷面圖

單元模型考慮組合箱梁的特點，采用MIDAS中板單元模擬箱梁頂板、腹板與底板以及橫隔板，采用link單元模擬體外預應力鋼束。將橋面板砼視為正交異性材料，其本構關系滿足虎克定理，即不考慮砼材料的非線性。同時為簡化模型，將底板及其縱向加勁肋一起按正交異性板處理，鋼箱腹板及橫隔板也視為正交異性材料。

2 橋梁動力特性分析

2.1 橋梁屈曲穩定分析

由于本橋施加預應力較多，軸力較大，因此分別對其施工階段和成橋階段進行了屈曲分析，主要計算了上部結構前10種屈曲模態情況。成橋后屈曲穩定系數如表1，施工階段屈曲穩定系數如表2。

表1 成橋后屈曲穩定系數表

表2 施工階段屈曲穩定系數表

2.2 橋梁動力反應譜分析

本橋采用單質點法，按子空間迭代法計算各模態特征值，然后用SRSS法進行各振形的疊加組合。計算采用《JTJ 004—89地震規范》提供的地震反應譜。前10階自振模態情況見圖2，表3。

圖2 水平設計加速度反應譜

表3 自振周期頻率表

3 結論

3.1 橋梁結構屈曲分析：成橋屈曲穩定系數為10.66，施工階段屈曲穩定系數為4.79。雖然施工階段屈曲穩定系數較小，但在安全范圍內。

3.2 橋梁動力反應譜分析：本橋為鋼砼迭合箱梁結構，上部重量較輕，每幅橋總重為3 572t，計算疊加的全部水平地震力僅為74.6t，不控制橋梁設計。按照有關規定，鋼橋自振周期一般不小于0.33s，本橋一階振形對應的周期為：T＝1.48s，在正常范圍內。

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