现代竹悬臂梁桥梁受力性能研究

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随着社会与经济的发展,可持续理念深入人心,工程界提出了“绿色建筑”与“绿色桥梁”的发展理念。为了践行可持续发展的理念,越来越有必要去寻找一个新型的环保材料来代替传统的建筑材料。将现代竹材运用到竹悬臂梁桥中是一个新的尝试,该竹悬臂梁桥通过巧妙的结构设计和特殊的连接构造,结合了该悬臂梁的受力特性与重组竹较好的受力性能。并对该竹桥进行受力性能的分析,这对现代竹材的应用有着重要的意义。本文拟以一座不同于普通悬臂梁构造特点的现代竹悬臂梁桥梁为研究对象,通过改变该竹悬臂梁桥的连接杆跨度、竹梁截面尺寸、钢螺杆间距等参数对其进行静力及动力特性分析,得出如下结论:
  (1)将重组竹运用到该类型悬臂梁桥工程,结构的挠度(刚度)和应力(强度)都可以很好地满足设计要求。桥梁合理的连接杆跨度为3.5m(计算跨径的1/4.6)。得到合理的竹梁截面为0.3×0.3m2,合理的纵梁杆件层数为4层。螺杆间距对桥梁挠度影响较小。
  (2)该竹悬臂梁桥的基频为6.4256Hz,第一阶振型为横向弯曲,即横向(面外)刚度较弱;竹悬臂梁桥结构第二阶频率为7.2986Hz,振型表现为横向反对称弯曲;竹悬臂梁桥第三阶振型表现为竖向弯曲,自振频率为9.6318Hz。满足《城市人行天桥与人行地道技术规范[42]》要求。
  (3)竹悬臂梁模型连接杆跨度对结构第一阶振型影响不大,第一阶振型均表现为结构横向弯曲。竹梁截面尺寸对全桥动力特性影响较大,竹梁截面尺寸变化对第三阶频率影响较大,第三阶桥梁表现为竖向弯曲振型,随着竹梁截面宽度的增大,高阶扭转振型减少。随着桥面宽度的增加,桥梁整体横向刚度增加,竖向刚度相对减弱,当桥面宽度增大到5m、6m时,第一阶振型呈现出竖向反对称,但当桥宽增加到一定成都时,基频反而有所降低,桥梁产生局部振动。
  (4)该竹悬臂梁桥在罕遇地震波激励下的跨中截面、悬臂端处横桥向位移均大概为多遇地震波作用下的6倍;该竹悬臂梁桥在多遇及罕遇地震作用下对立柱脚轴力值、立柱脚弯矩值影响较小;该竹悬臂梁桥不同连接杆跨度对结构横向位移影响很大,其影响程度随连接杆跨度的增大而增大;刚度比对结构横向位移影响较大,竹悬臂梁桥立柱一直处于拉压循环状态。
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