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52桥梁结构城市道桥与防洪2012年3月第3期

大跨径钢管混凝土系杆拱桥动力特性分析

宋晓妤

（绍兴袍江大桥建设工程指挥部，浙江绍兴312071）

摘要：该文介绍了利用MIDAS/Civil建立袍江大桥空间模型。其主拱、边拱、吊杆横梁和桥面系采用梁单元、板单元模拟，吊

杆和系杆用只受拉单元模拟，并对其进行模态分析提取桥跨自振特性。与实测值进行比较，查看基本振动形态，得出该桥实测

模态与理论计算模态较吻合，且面内振动频率符合简化计算公式规律，该桥动力特性优良。

关键词：飞燕式钢管混凝土拱桥；有限元；自振特性；模态分析；袍江大桥；绍兴市

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中图分类号：U448.225文献标识码：A文章编号：1009-7716（2012）03-0052-02

示。模型中采用梁单元和板单元模拟主拱、边拱及吊

0前言

杆横梁和桥面系；采用只受拉单元模拟吊杆和系杆。

钢管混凝土系杆拱桥的出现顺应了拱桥不断在计算中将两根相邻的吊杆简化为一根处理。

向大跨度、轻型化方向发展的趋势。飞燕式系杆拱

桥是拱桥中极具特色的一种桥型,由主跨、边跨、

主拱墩及系杆四大部分组成。由于钢管混凝土拱

桥跨度大，质量轻，其本身刚度小，同时在设计中

又很少考虑其动力特性，从而给此类拱桥的运营

带来安全隐患。目前关于该类桥型设计与施工方

面的文献报道已较多,但对成桥后结构自身固有动2.2模态分析

力特性进行分析的文献还较少。本文以绍兴市袍利用MIDAS/Civil软件模态分析功能，提取该

江大桥（五跨飞燕式钢管混凝土拱桥）为研究对象,桥前5阶模态参数（频率、振型）。该桥前5阶模态参

通过对成桥模态试验，得出其自身的动力特性，并数见表1所示，前5阶振型如图2～6所示，包括面

结合理论计算分析，评定成桥的结构特性和设计外一阶对称模态、面外一阶反对称模态、面内一阶反

效果。对称模态、面内扭振模态、面内一阶对称模态。

表1成桥状态自振频率及振型特征(前5阶)一览表

1桥梁概述

模态序号自振频率/Hz振型描述

袍江大桥位于浙江绍兴袍江经济技术开发10.44面外一阶对称

区，主桥为带飞燕式边拱的五跨连拱中承式钢管20.74面外一阶反对称

混凝土系杆拱桥。跨径为40m+3×185m+40m，30.90面内一阶反对称

41.09面内扭振

拱轴线形式为二次抛物线，矢跨比为1/4，拱肋截

51.33面内一阶对称

面形式为桁架式。桥面宽45m，吊杆横梁通过湿接

头与桥面板联成整体，在承受二期恒载和活载时

成为钢混叠合梁。设计荷载为汽车—超20级，挂

2

车—120，人群活载为4.0kN/m。

上下游拱肋位置处各设6根柔性系杆以平衡

拱肋的水平推力。吊杆为可换式双吊杆。

图2面外一阶对称振型图

2理论计算