基于动力特性分析的桥梁结构设计方法研究

• 作 者: 张奇伟
• 出 处: 郑州大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 动力特性 概念设计 构造设计 优化设计 波形钢腹板 组合箱梁

随着社会文明与国民经济的不断发展和进步，人们对赖以居住和使用的建筑环境、工程环境的要求越来越高；一些在设计规范和工程设计中被淡化的因素，也逐渐为人们所重新认识。工程结构的动力特征参数就是直接影响着结构的安全性、功能性、经济性和人的舒适性的重要的设计参数。自振频率和振型是工程结构的固有特性参数，反映了工程整体和局部结构的质量和刚度的分布特征。与反映结构细部受力特征的结构内力和应力参数相比，工程结构的动力特征参数能更好地从宏观上把握结构整体和局部的质量和刚度分布状况，更适合于对结构的概念设计和构造设计加以指导和帮助。而在现行的工程设计中，在满足了相关设计规范、规程要求的前提下，其概念设计和构造设计往往更主要地决定于设计人员的工程经验和设计经验了。有鉴于此，在城市与工程安全减灾省部共建教育部重点试验室开放基金项目、北京市重点试验室开放基金项目“基于频谱分析的结构设计理论研究”(EESR200704)的资助下，本文着重进行了基于结构动力特性分析的工程结构概念设计和构造设计方法研究的工作；具体成果表现在以下三个方面：1)统计并分析了桥梁结构各种可能的环境振动和行车的卓越频率；研究了不同结构类型简支梁桥的动力特性；进而对简支梁截面形式的概念设计和截面尺寸的构造设计提出了建设性的建议和意见；2)通过对新型的波形钢腹板组合箱梁简支梁桥和连续梁桥的动力特性分析，从结构的概念设计方面说明了其相对于钢筋混凝土箱梁桥和平钢腹板组合箱梁桥的优越性；并从结构的构造设计方面对波形钢腹板的厚度、倾角以及横隔板的数量进行了优化设计；3)将本文的研究成果应用于我国目前跨数最多、长度最长的山东鄄城波形钢腹板黄河公路大桥，对梁截面的概念设计、梁曲线和横隔板数量的构造设计进行了优化分析，研究成果已为工程设计方所采纳。