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部分填充混凝土矩形钢管组合桁架连续刚构桥静动力分析
一、引言
钢桥作为道路桥梁中一种重要的结构型式，具有质量轻、施工方便等优点，在现代工程建设中得到了广泛应用。其中，矩形钢管组合桁架是一种常见的结构类型，其具有强度高、刚度大等特点。同时，采用部分填充混凝土可以提高桁架的抗弯刚度和承载力。因此，本文将对部分填充混凝土矩形钢管组合桁架连续刚构桥进行静动力分析，并对其结构性能进行分析。
二、桥梁结构及受力特点
本桥为一跨径为40m的三跨桥梁，为连续刚构桥，如图1所示。该桥采用矩形钢管组合桁架作为主要承载结构，桥面铺设混凝土路面。在桁架中间部位使用部分填充混凝土，增加钢桁架的抗弯承载能力和刚度，提高桥梁的安全性和耐久性。
桥梁的荷载主要包括行车荷载、自重荷载和温度荷载。其中，行车荷载是最主要的荷载，包括车辆自重、货物重量以及行车动载荷载等。桥梁的自重荷载主要由主桁架、横梁和桥面板构成，其大小随着跨径的增加而增加。温度荷载是由于桥梁温度的变化而产生的，其中横向温度荷载是主要的荷载形式。
三、静力分析
1.桥梁模型建立
桥梁模型采用有限元软件ABAQUS进行建模，如图2所示。其中，主桁架模型采用矩形钢管组合结构，其中间部位使用部分填充混凝土，增加桁架的抗弯刚度。桥面板采用混凝土结构，桥墩采用圆柱体结构。桥面下方设置三根横梁，用于支撑桥面板，并将车轮荷载传递给桥梁主桁架。
2.荷载模拟
桥梁荷载模拟包括行车荷载、自重荷载和温度荷载。行车荷载采用AASHTO标准设计，自重荷载由桥梁主要构件、横梁、桥面板等计算得到，温度荷载采用低温-18℃和高温40℃两种情况进行模拟。
3.静载荷分析
静力分析主要包括荷载分析和位移分析。荷载分析可以得到桥梁的应力和变形情况，位移分析可以得到桥梁在荷载作用下的变形情况。
四、动力分析
1.动力模型建立
采用ABAQUS有限元软件进行建模，考虑悬链线效应和桥梁的振动模态。动力模型主要包括桥梁、车辆和路面，其中，车辆主要包括车身质量、轮胎质量和车轮弹簧刚度等，路面为钢桥梁的混凝土路面。
2.动力荷载模拟
动力分析中，主要考虑车辆荷载模拟。车辆荷载为横向移动的载荷，根据车速和车重等参数计算得出。
3.动力响应分析
动力响应分析主要包括桥梁的振动分析和车辆的行车稳定性分析。桥梁的振动分析包括其自然频率和振型。车辆的行车稳定性分析包括车辆的侧倾角、倾覆稳定性等。
五、结构性能分析
在进行静动力分析之后，可得到桥梁的应力、变形、振动等相关数据。根据这些数据，可以对桥梁的结构性能进行评估。主要包括：
1.刚度性能分析
采用位移-载荷曲线分析桥梁的刚度性能，在不同荷载情况下，计算荷载-变形关系，得到桥梁的刚度系数和荷载-位移曲线。分析桥梁的刚度能力是否满足设计要求。
2.受力分析
桥梁的受力分析包括主要构件的弯矩、剪力、轴力、应力等分析，以及桥墩的应力分析。分析各构件的受力情况，判断桥梁是否超过受力极限。
3.振动分析
桥梁的振动分析可以得到其自然频率和振型等数据，判断桥梁的抗震能力和使用安全性。
六、结论
通过静动力分析和结构性能分析，可以得出部分填充混凝土矩形钢管组合桁架连续刚构桥具有较好的刚度性能、受力性能和振动性能，满足工程设计要求。在进行桥梁设计时，应根据实际情况考虑荷载和温度荷载等因素，制定合理的设计方案，确保桥梁的安全、可靠、经济和耐久。