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　　选取桥的前四阶振型依次对这3种形式的桥进行计算，根据计算结果分析各自的自振特性：①普通混凝土。第一阶振型的自振频率为2.324Hz，形状为竖向弯曲振动；第二阶、第三阶和第四阶振型的自振频率依次为6.532Hz、7.316Hz、8.895Hz。振型形状分别为水平平动、竖向二阶弯曲振动和扭转振动；②单箱双室波纹钢腹板箱梁。第一阶振型的自振频率为2.365Hz，形状为竖向弯曲振动；第二阶、第三阶和第四阶振型的自振频率依次为6.602Hz、6.782Hz、7.244Hz。振型形状分别为水平平动、竖向二阶弯曲振动、扭转振动；③双箱双室波纹钢腹板箱梁。第一阶振型的自振频率为2.942H，形状为竖向弯曲振动；第二阶、第三阶和第四阶振型的自振频率依次为6.537Hz、8.635Hz、8.922HzHz。振型形状分别为扭转振动、竖向二阶弯曲振动、水平平动。
　　3.2 结果分析
　　（1）如果没有横隔板，普通混凝土箱梁在第4阶振型发生纵向扭转，而波纹钢腹板则在第2阶振型发生纵向扭转。说明前者的抗扭刚度比后者高。而设置横隔板可使梁的抗扭刚度有所增加，所以在此每隔5m就设置有横隔板。从前面的分析可知，与普通混凝土箱梁相比，波纹钢腹板的自重较轻。这一优势使得地震发生时箱梁对底墩的作用力大大减小。
　　（2）设置横隔板后，截面形式相同而箱梁结构不同的情况下，普通混凝土和波纹钢腹板单箱双室的自振形状大致相同。在第4阶扭转振动时，两者的自振频率有差距，普通混凝土箱梁的自振频率为8.895，而波纹钢腹板单箱双室箱梁的自振频率较低，为7.244。这就意味着在截面形式相同时，就扭转刚度而言，波纹管腹板箱梁相对较弱，不如普通混凝土箱梁。
　　（3）设置横隔板后，截面形式不相同的情况下，自振特性呈现出明显的差异性。单箱双室和双箱双室的基频形状比较接近，但后者的竖向刚度较大，所以其基频数值要高于前者。就扭转振型而言，单箱双室波纹钢腹板在第4阶出现，而双箱双室波纹钢腹板出现在第2阶，且前者的扭转频率比后者要高。这意味着双箱双室截面的扭转刚度不如单箱双室，其整体性较差。
　　4 钢腹板参数与桥梁厚度之间的关系
　　在试验分析中还发现，钢腹板的厚度、水平长度等参数同样影响着桥梁的动力特性。就其厚度来说，钢腹板越厚，箱梁的竖向和横向振动频率以及扭转振动频率越高。当钢腹板厚度达到一定值时，扭转频率不再上升且呈现出下降趋势。这表明在一定的范围内，随着板厚度的增加，箱梁强度会有所增长；一旦超出了此范围，箱梁刚度会随之减少。
　　从钢腹板的水平面板长度来说，水平面板越长，箱梁的竖向和横向振动频率、扭转振动频率越高，同时钢腹板的外刚度会逐渐增加。同样在增加到一定的值后，开始出现下降的趋势。所以要适当控制水平面长度，对其范围进行优化。
　　从钢腹板折角来看，对桥梁的动力特性也影响较深，随着折角的逐渐变大，箱梁竖向振动频率会越来越少。但面外刚度会有所加强，所以箱梁的抗扭刚度也会提高。
　　5 结束语
　　现代化桥梁施工工艺较为复杂，对其质量要求更高，在不断创新改进中，波纹钢腹板箱梁桥结构应用越来越多。其动力特性关系重大，与截面形式密切相关，在此分析了几种不同的截面形式带来的不同影响。虽然波纹钢腹板桥梁具有诸多优势，但其抗扭刚度不如普通混凝土桥梁。在实际设计时，需重视动力特性，特别是扭转性能。

浅谈截面形式对波纹钢腹板桥梁动力特性的影响

2014-10-13 09:39　来源: 互联网作者：凤跃森浏览次数 3100

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