移动荷载作用下桥面连续简支梁桥的动力响应理论解

占陈文　吴晓红　富春伟

【摘要】橋面连续简支梁桥在减少了桥梁伸缩缝使用的同时，还能为行车者提供一个舒适稳定的行车环境。在本文中，作者首先推导了桥面连续简支梁桥的振型函数，并通过振型分解法推导了该类型桥梁在移动荷载作用下的动力响应公式。最后，以宁波市某桥的试验数据为依托，对理论公式的结果进行了验证，并得出了相应的结论。

【关键词】桥面连续；振型分解；动力响应

随着当今我国交通事业的迅猛发展，交通流量不断增大，人们对桥梁的安全性、舒适性提出了更高的要求，如何在简支梁桥的基础上满足这些要求，就成了人们广泛讨论的问题。其中一种形式就是在简支梁桥的基础上，在两跨相邻的伸缩缝间不专门设置伸缩装置，也就是在伸缩缝处用桥面铺装将两桥连为一体，这种桥简称为桥面连续简支梁桥。

对该类型桥梁的研究主要集中在有关桥面铺装层材料的选择以及该类型桥梁的施工上。和[1]在论文中提出了在桥面连续段运用一种叫ECC的复合混凝土材料，此种材料比一般桥面连续段所使用的混凝土材料性能好，能增加桥面连续段的使用周期，为交通提供方便。[2]提出了在桥面连续构造处使用纤维增强复合塑料（），进行的试验结果表明：该材料可以使梁端的弯矩和转角减小，而且桥面连续段处的破坏程度明显降低。宁夏元[3]针对湖南长沙至益阳高速公路上修建的一座上跨天桥，提出了设置小边跨连续梁桥的方法。从中可以发现，已有的文献对桥面连续简支梁桥在移动荷载作用下的力学性能阐述的较少。因此，进行桥面连续结构力学方面的分析以及相关结构性能改善措施的研究就显得非常的必要。

1桥面连续简支梁桥振型函数的推导

从图（2.2）中可以发现，桥面连续简支梁桥的波动情况与简支梁桥类似，都是一条随着围绕静挠度上下波动的类似于正弦波动的曲线，在移动力的速度均为的情况下，简支梁桥跨中挠度响应比桥面连续简支梁桥的大，波动幅度也较后者高。

3 结论

本文通过振型叠加法推导了桥面连续简支梁桥在移动力作用下的振型函数，并为之后的动力响应解公式的推导提供了基础，结合宁波市某桥的实验数据与理论公式做了比较，得出了相关的结论：

（1）桥面连续简支梁的振型曲线与简支梁的振型曲线波动情况相似，但相比简支梁的振型曲线，桥面连续后的简支梁波动幅度相对较小；

（2）桥面连续简支梁桥跨中的最大动挠度并不是随着车辆速度的增大而线性增加，而是会出现多个峰值；

（3）在移动荷载作用下，相同材料的桥面连续简支梁桥跨中最大动挠度比简支梁桥跨中最大动挠度小；

参考文献：

[1] Kendall， A.， Keoleian， G.， and Helfand，G. Integrated Life-Cycle Assessment and Life-Cycle Cost Analysis Model for Concrete Bridge Deck Applications[J]. J. Infrastruct. Syst.， 14（3）， 214–222， 2008.

[2] Saber.A.，Aleter.A.R. Behavior of FRP link slabs in jointless bridge decks.Advances in Civil Engineering[J]. Volume 2012.3.

[3] 张亮，宁夏元. 设置小边跨的无伸缩缝连续梁桥设计[J].中南公路工程.1998，23（2）：18-20.

[4] 刘晶波，杜修力. 结构动力学[M]. 北京：机械工业出版社，2003.

[5] 占陈文 桥面连续简支梁桥的静、动力特性研究[D].宁波大学2013.