1、波形鋼腹板PC組合箱梁的動(dòng)力特性研究論文導(dǎo)讀:：通過對(duì)30m波形鋼腹板PC組合箱梁的模態(tài)特性進(jìn)行有限元分析和試驗(yàn)研究，了解這種鋼-混組合結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性，為波形鋼腹板PC組合箱梁的動(dòng)力響應(yīng)分析與抗震設(shè)計(jì)提供依據(jù)。研究說明，波形鋼腹板PC組合箱梁的動(dòng)力特性與一般的混凝土梁相比存在很大的差異，波形鋼腹板PC組合箱梁結(jié)構(gòu)的橫向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度都比擬小，在設(shè)計(jì)中必需予以重視。波形鋼腹板PC組合箱梁的固有振動(dòng)頻率公式計(jì)算的基頻結(jié)果與模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果十分吻合，可用來計(jì)算波形鋼腹板PC組合箱梁的基頻。論文關(guān)鍵詞：PC組合箱梁，波形鋼腹板，振動(dòng)，固有頻率波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土式中：EI為截面的抗彎剛度；l為跨徑；

2、n1，2；換算質(zhì)量m為式中：m0為沒有轉(zhuǎn)向塊和橫隔板處的線密度；mi為在其中e為預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固點(diǎn)的偏心距，N0ph為初始所施加的預(yù)應(yīng)力，a為轉(zhuǎn)向塊到預(yù)應(yīng)力筋錨固點(diǎn)的距離，為預(yù)應(yīng)力鋼筋與梁中軸線的夾角。式為體外索的彈性模量，為體外索的橫截面面積，為體外索的長(zhǎng)度。圖4 波形鋼腹板橫向剖面圖Fig.4 Cross-section of corrugated steel web330m波形鋼腹板PC組合箱梁模態(tài)試驗(yàn)試驗(yàn)采用DH5936動(dòng)態(tài)測(cè)試分析儀圖5進(jìn)行信號(hào)的采集及分析，信號(hào)的拾取采用DH107壓電式加速度傳感器圖6，通頻帶為0.2-500Hz，電荷靈敏度為280-360pc/ms-2。波形鋼腹板P

3、C組合箱梁自振特性的試驗(yàn)測(cè)試與分析中，采樣采用如下參數(shù)設(shè)置：為有效地防止高頻混疊現(xiàn)象，必須將采樣前的信號(hào)限制在一定的頻帶范圍內(nèi)，因此，低通濾波器的截止頻率設(shè)置為50Hz。根據(jù)采樣定理振動(dòng)，采樣頻率設(shè)置為100Hz；每次FFT的分析點(diǎn)數(shù)為N=1024點(diǎn)，并采用加大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(N=4096，8192)校核譜圖，證實(shí)N=1024點(diǎn)的譜圖沒有漏掉重要的譜線，保證了譜分析結(jié)果的可靠性；實(shí)際分析N=1024點(diǎn)譜分析數(shù)據(jù)時(shí)，依屢次平均后求出譜分析結(jié)果。采用功率譜密度確定自振頻率及各點(diǎn)振幅值大小，分析時(shí)還必須結(jié)合考慮相干函數(shù)。阻尼比采用半功率帶寬法確定。在梁上等間距布置17個(gè)測(cè)點(diǎn)，每次都進(jìn)行測(cè)試記錄。試驗(yàn)梁的前

4、四階頻率和阻尼比方表所示。圖 5 DH5936動(dòng)態(tài)測(cè)試分析儀Fig.5 DH5936 Dynamic analyzer圖6 DH107壓電式加速度傳感器Fig.6 DH107 Piezoelectric accelerometer表1 試驗(yàn)梁的前四階振動(dòng)頻率和阻尼比Tab. 1 Frequencies and dampingratio of the test beam 振動(dòng)頻率(Hz) 阻尼比 第一階 4.57 0.0630 第二階 8.88 0.0215 第三階 10.17 0.0142 第四階 10.52 0.0137 4波形鋼腹板PC組合箱梁動(dòng)力特性有限元分析波形鋼腹板PC組合箱梁的鋼腹

5、板為折線形結(jié)構(gòu)，為了減少單元和節(jié)點(diǎn)數(shù)，整個(gè)模型采用掃掠劃分的方式建立有限元模型圖7，然后再采用單元鏡象方式得到上部結(jié)構(gòu)模型，共方案分8780個(gè)單元，10811個(gè)節(jié)點(diǎn)。試驗(yàn)中由于只有下部預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力模擬采用等效降溫法。在主梁底面，按設(shè)計(jì)的支座位置和大小對(duì)其施加約束來模擬支座，約束一端支座的X、Y、Z軸向位移，另外一個(gè)支座約束其X、Y軸向位移。采用空間有限元計(jì)算得到的波形鋼腹板PC組合箱梁的模態(tài)數(shù)據(jù)列于表2中。利用公式1計(jì)算得到的結(jié)果以及試驗(yàn)結(jié)果見表3所示。圖7 試驗(yàn)梁有限元模型Fig.7 FEM modal of test beam表2 波形鋼腹板PC組合箱梁計(jì)算模態(tài)Tab.2 Computa

6、tional modals of the testbeam 階數(shù) 頻率 振型特征 階數(shù) 頻率 振型特征 1 4.574 豎向彎曲 11 53.673 橫向彎曲拌隨扭轉(zhuǎn) 2 7.353 橫向彎曲 12 60.636 豎向彎曲 3 14.029 扭轉(zhuǎn) 13 67.386 扭轉(zhuǎn) 4 14.899 豎向彎曲 14 71.357 豎向彎曲 5 23.942 豎向彎曲 15 76.179 豎向彎曲 6 30.923 豎向彎曲 16 77.130 橫向彎曲拌隨扭轉(zhuǎn) 7 31.058 橫向彎曲拌隨輕微扭轉(zhuǎn) 17 81.539 頂板扭轉(zhuǎn) 8 32.817 橫向彎曲拌隨輕微扭轉(zhuǎn) 18 82.712 頂板扭轉(zhuǎn) 9

7、46.550 豎向彎曲 19 86.445 橫向彎曲拌隨扭轉(zhuǎn) 10 48.942 橫向彎曲拌隨扭轉(zhuǎn) 20 88.213 頂板扭轉(zhuǎn) 表3 試驗(yàn)梁的前4階豎向彎曲頻率Tab. 3 The former four order vertical bendfrequencies ofthe test girder 振型階數(shù) 1 2 3 4 本文計(jì)算公式 4.585 17.97 40.80 73.66 有限元計(jì)算 4.574 14.899 23.942 30.923 模態(tài)試驗(yàn) 4.57 / / / 5結(jié)論1. 采用本文公式計(jì)算出的波形鋼腹板PC組合箱梁基頻與有限元分析結(jié)果相差很小振動(dòng)，與試驗(yàn)測(cè)得的基頻差異

8、約3.65%。說明本文的計(jì)算公式計(jì)算波形鋼腹板PC組合箱梁固有振動(dòng)的基頻具有較高的精度，可用于波形鋼腹板PC組合箱的基頻計(jì)算。2. 模態(tài)分析說明，波形鋼腹板PC組合箱梁的模態(tài)與混凝土箱梁的模態(tài)有很大的不同。在箱梁的第2階模態(tài)就出現(xiàn)橫向彎曲模態(tài)，說明波形鋼腹板PC組合箱梁的橫向剛度比擬低，這是與混凝土箱梁不同的地方，在設(shè)計(jì)和抗震計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)注意。3. 在箱梁的第3階模態(tài)就出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)模態(tài)，在箱梁前10階模態(tài)中，第7、8、10階模態(tài)為橫向彎曲與扭轉(zhuǎn)模態(tài)耦合的模態(tài)，說明波形鋼腹板PC組合箱梁的扭轉(zhuǎn)剛度也比擬低，這也是與混凝土箱梁不同的地方。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加橫隔板，增加波形鋼腹板的抗扭剛度。參考文獻(xiàn)：CHENBao-chun,HUANGQ