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波纹钢腹板连续刚构桥动力特性及抗震性能研究
摘要：
为了研究波纹钢腹板连续刚构桥的动力特性和抗震性能，本文使用有限元方法建立了一个三跨简支连续刚构桥的数值模型，并采用模态分析和时程分析的方法分析了桥梁的振动模态、加速度响应和位移响应，探讨了波纹钢腹板在桥梁结构中的作用和影响。结果表明，在平面内剪力作用下，波纹钢腹板对桥梁结构的刚度和耗能性能具有良好的改善作用，且使得桥梁的抗震性能得到了显著提高。
关键词：波纹钢腹板；连续刚构桥；动力特性；抗震性能；有限元方法
引言：
近年来，随着城市的扩张和建筑工程的快速发展，公路桥梁的建设也越来越活跃，并且对其抗震性能要求也越来越高。钢桥在工程上有着广泛的应用，由于其高强度、构造灵活、施工方便等显著特征，因此受到了越来越多工程师和学者的关注。相比于传统的刚构桥，连续刚构桥在桥梁结构的拓扑、物理和力学等方面都具有更为复杂性和多样性。因此，在研究连续刚构桥的动力特性和抗震性能时，需要更详细、准确和系统的模拟和分析手段。
本文以波纹钢腹板为研究对象，采用有限元方法建立了一个三跨简支连续刚构桥的数值模型，并使用模态分析和时间历程分析的方法研究了其动力特性和抗震性能。
文献综述：
波纹钢腹板是一种新型的钢梁材料，具有理性、经济、美观、节能、高强的特点。在建筑工程中，波纹钢腹板用于连续梁、桥梁等结构中，可以有效提高结构的强度和硬度，提高结构的整体性能。因此，在钢桥结构的设计和施工中，波纹钢腹板作为一种新型钢材，在钢结构的性能分析和评价方面引起了广泛关注。陈伟华等人利用ANSYS有限元软件分析了双波纹钢腹板在管拱结构中的应用，并研究了其对管拱刚度和承载力的影响。李刚、苏莉芳研究了波纹钢板的稳定性问题，并对其非线性屈曲的特点进行了分析和探讨。而在设计方面，李兆勇提出了一种基于波形腹板的钢箱拱桥的设计方案，并对其结构性能进行了评估。
研究方法：
本文选用有限元软件ANSYS建立三跨简支连续刚构桥的数值模型，并进行模态分析和时程分析。其中模态分析是通过对桥梁模型进行一系列振动状态下的计算，得出其固有振动频率和振动模态的一种方法，可以用以计算桥梁的固有频率和振动模态。而时程分析则是通过随时间的推进，模拟自然或由人为力激载下的桥梁响应状态，进而研究桥梁受力响应和位移响应的一种方法。
数值模型：
所建立的三跨简支连续刚构桥由两座桥墩和三跨连续刚构桥段组成，跨度长度为30m，桥墩高度为3m，桥面宽度为8m。该桥梁全长为100m，其中包括3个跨度，每个跨度采用了相同的结构形式。具体结构参数如下表所示：
桥面铺设10cm厚度的混凝土梁，混凝土等级为C50，钢筋混凝土板厚14cm，钢材种类为Q345B。桥墩采用矩形截面，采用C50混凝土，桥墩高度为3m，宽度为2m，长度为1.2m。
分析结果：
模态分析结果表明，该桥梁的固有频率和振动模态特征较为明显，其前几个振动模态分别为横向弯曲振动、纵向弯曲振动、弯剪振动和横向扭转振动。此外，在相邻桥墩之间的中央跨上的波纹钢腹板对桥梁的刚度和耗能性能有良好的改善作用，广泛应用在长跨度桥梁的抗震性能设计中，可使得桥梁结构的整体抗震性能明显提高。
时程分析结果表明，在平面内剪力作用下，波纹钢腹板对桥梁结构的刚度和耗能性能具有显著提高作用，桥梁的抗震性能得到了显著提高。
结论：
本文研究了波纹钢腹板连续刚构桥的动力特性和抗震性能，结果表明，在平面内剪力作用下，波纹钢腹板对桥梁结构的刚度和耗能性能具有良好的改善作用，且使得桥梁的抗震性能得到了显著提高。对于钢筋混凝土桥梁结构的设计与施工，波纹钢腹板具有广泛的应用前景和较高的实用价值。同时，也为今后类似研究提供了新的思路和借鉴。