（40+60+40）m预应力钢－混凝土组合梁桥结构动力特性分析

李志聪

（河北省交通规划设计院，河北 石家庄 050011）

0 概述

某桥是跨越津浦铁路的一座高速公路桥梁，该桥已于2006年底通车，与津浦铁路交叉位置处共有5股道，桥下净空按大于8m考虑，上部结构采用（40＋60＋40）m钢－混凝土组合梁，其中主孔采用60m跨越津浦铁路。大桥设计荷载为：公路I级；桥面布置：半幅0.50m（护栏）＋净12.25m＋0.50m（护栏）。大桥主梁截面由预制开口钢箱梁和现浇预应力混凝土桥面板通过抗剪连接器组成，钢箱梁宽为2.1m，结构中线处梁高为1.75m，桥面板厚为0.3m，主梁结构中线处全高为2.05m；半幅桥横向布置3个钢箱，中距为4.075m，桥面板宽为13.25m。横断面见图1。

1 有限元分析模型

图1 横断面图

单元模型考虑组合箱梁的特点，采用MIDAS中板单元模拟箱梁顶板、腹板与底板以及横隔板，采用link单元模拟体外预应力钢束。将桥面板砼视为正交异性材料，其本构关系满足虎克定理，即不考虑砼材料的非线性。同时为简化模型，将底板及其纵向加劲肋一起按正交异性板处理，钢箱腹板及横隔板也视为正交异性材料。

2 桥梁动力特性分析

2.1 桥梁屈曲稳定分析

由于本桥施加预应力较多，轴力较大，因此分别对其施工阶段和成桥阶段进行了屈曲分析，主要计算了上部结构前10种屈曲模态情况。成桥后屈曲稳定系数如表1，施工阶段屈曲稳定系数如表2。

表1 成桥后屈曲稳定系数表

表2 施工阶段屈曲稳定系数表

2.2 桥梁动力反应谱分析

本桥采用单质点法，按子空间迭代法计算各模态特征值，然后用SRSS法进行各振形的叠加组合。计算采用《JTJ 004—89地震规范》提供的地震反应谱。前10阶自振模态情况见图2，表3。

图2 水平设计加速度反应谱

表3 自振周期频率表

3 结论

3.1 桥梁结构屈曲分析：成桥屈曲稳定系数为10.66，施工阶段屈曲稳定系数为4.79。虽然施工阶段屈曲稳定系数较小，但在安全范围内。

3.2 桥梁动力反应谱分析：本桥为钢砼迭合箱梁结构，上部重量较轻，每幅桥总重为3 572t，计算叠加的全部水平地震力仅为74.6t，不控制桥梁设计。按照有关规定，钢桥自振周期一般不小于0.33s，本桥一阶振形对应的周期为：T＝1.48s，在正常范围内。

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