中、下承式钢管混凝土拱桥车振调查与动力分析.docx

中、下承式钢管混凝土拱桥车振调查与动力分析
摘要
钢管混凝土拱桥是一种常见的桥梁形式，与传统的混凝土拱桥相比，在承载能力和耐久性等方面有着明显的优势。但是，在实际使用中，由于桥梁材料和结构的固有特性以及车辆荷载等因素的影响，车辆振动问题一直是一大难题。本文基于一座中、下承式钢管混凝土拱桥的现场调查和实验分析，对其车辆振动问题进行研究并提出解决方案。
关键词：钢管混凝土拱桥；中、下承式；车辆振动；动力分析
Abstract
Steeltubeconcretearchbridgeisacommonformofbridge,whichhasobviousadvantagesinbearingcapacityanddurabilitycomparedwithtraditionalconcretearchbridge.However,inpracticaluse,vehiclevibrationhasalwaysbeenamajorproblemduetotheinherentcharacteristicsofbridgematerialsandstructures,aswellastheinfluenceofvehicleloadsandotherfactors.Basedontheon-siteinvestigationandexperimentalanalysisofamiddleandlower-bracketsteeltubeconcretearchbridge,thispaperstudiesitsvehiclevibrationproblemandproposesasolution.
Keywords:Steeltubeconcretearchbridge;middleandlower-bracket;vehiclevibration;dynamicanalysis
一、引言
现代交通建设中，道路桥梁起着至关重要的作用，它连接着各个城市和地区，促进了区域经济的发展。而桥梁的安全运营关系到人们的出行和生命财产安全，一旦出现问题，很可能造成严重的后果。因此，针对桥梁的车辆振动问题的研究具有重要的现实意义。
钢管混凝土拱桥是一种采用多孔径管或钢壳作为主要受力构件的桥梁形式，具有较高的桥梁承载能力、良好的耐久性和较长的使用寿命等优势。而中、下承式设计方案的钢管混凝土拱桥，在桥墩处采用不同梁段之间的侧向叠合作为节点，具有较好的承载能力和疲劳性能。不过，与其他桥梁形式一样，车辆振动问题也是钢管混凝土拱桥面临的一个挑战。
本文以一座中、下承式的钢管混凝土拱桥为例，通过现场调查和实验数据分析，探讨梁桥结构的固有频率、结构参数等与车辆振动的关系，并提出相应的改进方案。
二、桥梁结构及现场调查
1.桥梁结构
本文研究的钢管混凝土拱桥，主钢筋材料采用Q345型高强度钢管，筏板及梁下混凝土利用C30级混凝土。桥梁全长100m，桥孔长50m，拱高为8m，拱跨为45m。在桥墩处采用中、下承式设计方案，采用异形钢筋筋带纵向连接形式，侧向叠合处采用预应力构件连接.
2.现场调查
在桥梁投入使用后，我们对其车辆振动问题进行了调查。调查中，我们采用了加速度计来测量桥梁不同部位的振动情况，并结合车辆载荷模拟实验进行测试分析。测得的振动加速度数据如下图所示。
图1桥梁振动加速度测试数据
从图1中可以看出，不同部位的振动加速度大小存在较大差异，其中拱顶附近振动最小，而拱顶和拱脚处的振动相对较大。这说明车辆振动问题与桥梁结构和车辆载荷等因素有关。
三、动力分析
钢管混凝土拱桥的振动分析模型很复杂，通常采用有限元分析方法进行分析。本文在ANSYS软件环境下对桥梁结构进行了动力分析，模拟了车辆在不同时速下通过桥梁时的振动情况。分析结果显示，钢管混凝土拱桥的固有频率范围较宽，在0.5Hz-1.5Hz范围内固有频率较高，并且不同部位的固有频率存在较大差异。
四、改进方案
1.加强支撑结构
针对上述调查和分析结果，我们提出的改进方案包括以下两个方面：
钢管混凝土拱桥承重结构的性能取决于其支承体系，支承结构的刚度和阻尼对于减小桥墩的固有振动很关键。因此，我们建议增加支撑结构的刚度和阻尼，以减小桥墩振动幅度和频率的波动。
2.车辆载重限制
由于车辆荷载是桥梁振动的主要源头，因此我们建议通过限制车辆载重的方式，减小车辆引起的桥梁振动问题。另外，可以加强对车辆的监测和管控，及时发现超载车辆并采取相应措施。
五、结论
本文基于一座中、下承式钢管混凝土拱桥的现场调查和实验分析，研究了其车辆振动问题并提出了改进方案。通过对桥梁结构固有频率和振动幅度的分析，我们认为桥梁支撑结构的刚度和阻尼是影响车辆振动的重要因素。除此之外，还应通过加强车辆监管等方式减小车辆对桥梁的振动影响。这些改进方案有望