钢管混凝土拱连续梁桥的动力特性分析
三拱肋钢管混凝土系杆拱桥一江海大桥动力特性分析
模型。为 了了解该桥动力性能 ， 采 用子 空间迭代 法计 算得到桥 梁前 １ ５阶振动频 率及振 型 ， 计算结果 为该桥 提供设
计依据 。提供 了三肋钢管混凝土 系杆拱桥的 自 振频率及振型特征 ， 这对 了解该 类桥 梁的动 力性能有 着重要参考价
值。
关键词 ： 三拱 肋 ； 动 力特 性 ； 振 型
动 力研究 内容 。
１ 工程 概况
吊杆 采 用 Ｐ Ｅ Ｓ Ｆ Ｄ ７—７ ３成 品 索 ， 外 套 管 均 采 用 ２ ４ ． ５ ｃ ｍ钢 管 ， 壁厚 １ ｃ ｍ， 吊杆 间距 ４ ． ８ ｍ， 全桥 共设
４ ５根 吊杆 。该桥 主桥 桥 型见 图 １ 和图 ２ 。
２ 空 间有 限元 模型
为 分析 江 海 大 桥 的动 力 性能 ， 采用 有 限元 程 序 Ｍｉ ｄ ａ ｓ ／ ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ 进 行 建 模 。该 桥 上 部 结 构 由桥 面 系 、 拱 肋、 吊杆 及风 撑 ４部 分 组 成 ， 桥 面 系包 括 系杆 、 端 横 梁、 中横 梁 及桥面 板 ， 在 进 行 有 限 元 离散 时 ， 做 如下 考虑 ：
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４章编号 ： １ ６ ７ ３— ６ ０ ５ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２—０ ０ ２ ２— ０ ４
桥 梁结 构 的动 力 特性 反 映 了桥 梁 的 刚度 指 标 ，
它包括 自 振频率与主振型等 ， 是进行结构动力分析 和抗震 设计 的重要 参 数 ， 它 对 于正 确 地 进 行 桥 梁 的 抗震设计及维 护 ， 有着 重要的意义 。迄今为止 ，
（ １ ） 计算采用 的常数 ： 结构混凝 土弹性模量 、 质 量密度 、 吊杆 、 钢绞线、 风 撑 钢 管材 料 参 数 按 桥 梁设 计规 范取值 。
对钢管混凝土拱桥受力分析及性能探讨
对钢管混凝土拱桥受力分析及性能探讨摘要:钢管混凝土拱桥设计是常见而又复杂的实际问题，针对钢管混凝土受力性能及抗震横向对提高拱肋的横向稳固性起到了极大的作用, 一同避开了拱顶段管内混凝土不密实的问题.本文笔者以下进行了分析。
关键词:钢管混凝土;拱桥设计；抗震；分析1 有限元模型简介某大桥的受力分析采用大型通用程序A N-SYS 进行计算.建模时, 拱肋、桥面纵梁、横梁采用空间梁单元, 其中钢管混凝土拱肋段采用双单元法建模, 即在模型离散时, 在同一段有限元模型中将钢管和混凝土分别作为两根杆件输人, 但同时保证二者的节点坐标完全相同, 在相同的节点间建立两个单元, 一个单元赋予钢管的材料属性, 另一个单元则赋予混凝土的材料属性, 这样两种材料的应力—应变关系可以得以输人[4]; 系杆与吊杆采用拉杆单元, 桥面系采用梁格法模拟. 桩基的计算模型是用弹簧支承来模拟地基的水平抗力, 用m 法进行计算.全桥共374 个节点,4 2 个梁单元, 有限元模型见图1图1 某大桥有限元模型2 横向一类稳定计算某桥成桥后进行了静动载测试本文在进行横向稳定计算时, 以静载测试的四个工况为模型的荷载, 计算某大桥在各个工况下的一类稳定系数(特征值)静载试验共进行了 4 个工况: 工况一为按口 4 点弯矩最大; 工况二为拱脚负弯矩最大江况三为拱顶正弯矩最大; 工况四为拱脚推力最大布载。
分析时以管内混凝土填充长度系数α为参数(参数a 含义见图3).0 < a < 0.5 时为复合拱; 当a= O 时为钢管拱; 当a = 0.5 时, 为钢管混凝土拱.计算中不考虑材料的非线性计算结果见图2.图2稳定系数变化趋势图对该桥的弹性一类稳定分析表明, 在各种加载工况下, 一阶弹性失稳模态不受混凝土充填系数a的影响, 均为面外失稳，但α对稳定系数有影响.当a 从0 变化至1/ 12 时, 稳定系数缓慢增长, 最大仅增加4.8% ; 此后, 稳定系数增加较快,当a 趋近L/4 时, 稳定系数均达最大值(除工况三) ; 此后随a 增加稳定系数反而下降, 在α=0.4 17 时达到最低点后又开始上升, 到a =0.5(钢管混凝土拱)时稳定系数达到第二个峰值.因此, 从弹性一类稳定系数来看, 坡充系数太小(小于1/ 1 2) 时管内混凝土对稳定系数提高的作用较小, α在0.25 附近时, 效率最高; 超过0.25 时反而降低了拱的稳定性能, 这可能是此时刚度增加的有利作用小于拱肋自重产生的不利影响. 当然,钢管混凝土拱的稳定系数最大, 但从复合拱的角度而言, 钢管与钢管混凝土在拱肋L/4 处相接, 结构一类弹性稳定性最好。
【钢管混凝土拱桥拱座结构受力分析】钢管混凝土拱桥结构及受力特点分析
【钢管混凝土拱桥拱座结构受力分析】钢管混凝土拱桥结构及受力特点分析某中承式钢管混凝土拱桥拱肋的理论计算跨径为152m，拱肋直径1.5m，厚度为2cm，内部浇筑C50混凝土，计算矢高为47m，矢跨比为1/3，拱肋拱轴线采用倒悬链线，拱轴系数为1.55。
拱肋采用圆形截面，主梁采用扁平流线形钢箱截面，拱肋设18对吊杆。
下部结构为钢筋混凝土拱座及承台接钻孔灌注桩基础。
桥面铺装采用6cm 厚环氧沥青。
钢箱梁主体结构均采用Q345-C钢，钢箱拱肋结构采用Q345D钢，其技术指标应符合《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）的相关要求，盖梁及墩柱采用C40混凝土，拱座及承台采用C30混凝土，基桩采用C25混凝土。
桥梁设计荷载为公路-I级，人群荷载5.0KN/m2；环境类别为II类；设计安全等级为一级。
Midas/Civil有限元模型使用Midas/Civil建立全桥模型，本桥3D模型按照桥梁设计选择相应的材料和截面特性。
模型划分共计368个节点，378个单元，其中梁单元360个，桁架单元18个，考虑到的各作用效应有：（1）恒载：自重以及设计荷载；（2）均匀温度：结构因均匀温升、温降，梯度温升、温降产生的作用效应按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定计算。
（3）支座沉降：支座不均匀沉降按1cm考虑。
（4）车辆荷载：按最不利车辆荷载考虑，车辆为公路—I级五车道，人群荷载为5.0KN/m。
本桥考虑2.5%的桥梁纵坡。
模型节点单元见图3。
其中，拱肋单元编号为155~322，共计167个单元。
图1 钢管混凝土拱桥有限元模型永久作用分项系数按照作用对结构承载能力不利的情况选取，可变作用分项系数按照规范的要求进行取值。
各荷载组合系数见表3。
表3 荷载组合系数名称荷载工况组合系数结构恒载自重+二期1.1车辆荷载公路—Ⅰ级1.4支座沉降1cm 1.0温度荷载±20℃ 0.7计算结构自重+二期+车辆荷载+升、降温效应（±20℃）+支座沉降（1cm）作用下的拱肋内力。
上承式钢管混凝土拱桥的动力特性及地震响应分析
1.2 钢管混凝土拱桥在国内的发展
发展动态
我国比较有代表性的钢管混凝土拱桥有：四川旺苍东河大桥（图1.7）为下承式系杆拱桥，主跨115m，宽 15m，矢跨比f/L=1/6，于1990年建成；重庆巫山长江大桥（图1.8）为中承式双肋拱桥，主跨492m，宽22m， 矢跨比f/L=1/3.8，于2005年竣工。
图3.4 全桥有限元模型
3.2 有限元模型的建立
钢管混凝土拱肋是由钢材和混凝土两种不同材料组成的联合构件，过去的分析方法是对联合前的各构件分别 建立不同的模型，因此，MIDAS研发了对联合截面进行施工阶段分析的方法。管内混凝土与空钢管采用施工阶段 联合截面模拟，截面采用组合截面，形状为“钢管形-砼”，材料采用组合材料。施工联合截面包含两部分， Part1为空钢管截面，Part2为管内混凝土截面，两部分按照实际施工顺序，以标准的联合方式分别在相应的施工 阶段进行叠合。拱肋横向截面特性如图3.5，施工阶段联合截面设置如图3.6。
上承式钢管混凝土拱桥的动力特性 及地震响应分析
目录
Contents
1 绪论 2 地震灾害及抗震理论分析方法 3 钢管混凝土拱桥动力特性分析 4 钢管混凝土拱桥反应谱分析 5 钢管混凝土拱桥时程分析
1
绪论
1.1 拱桥的发展
发展动态
（1）石拱桥（公元前－18世纪初期） 下图1.1、1.2为代表性的石拱桥。
图1.5 江界河大桥
图1.6 万州长江大桥
1.2 钢管混凝土拱桥在国内的发展
发展动态
我国钢管混凝土拱桥在近几十年可以概括为两个发展期： 1.启蒙阶段 数据表明，1990～1994年间，钢管混凝土拱桥的建造超过20座，到1997年，已经超过40座，1998年，达 到60多座。20世纪90年代是钢管混凝土拱桥的一个新兴期，虽然修建如此之多的桥梁，但是对于这类桥梁专业 领域的知识还是非常的匮乏。 2.拓展阶段 启蒙阶段的知识匮乏导致拓展阶段的事故频繁发生，专业领域的学者开始非常的重视钢管混凝土拱桥的力 学，陆陆续续的展开了对此的各方面探讨，结果收获很多，其理论有了突破性的进步。在2000年后，钢管混凝 土拱桥的跨径不断突破，先后超过300m、400m、500m的桥梁陆续出现。
中承式钢管混凝土拱桥动力特性有限元分析
楚 适 村
试研● 验 究
巾承 式钢 管 混 凝 土 拱 旆 动 力 特 性 有 限 元 分析
吴 梅 容 ’ 曾 惠珍 ’孙 ， ， 颖
（ ． 建船 政 交通 职 业 学 院 ， 建 福 ， ５ ０ ７ ２福 州 大 学 ， 建 福 州 ３ ０ ０ ） １福 福 Ｊ ， Ｉ ｔ ０ ０ ；． ３ 福 ５ １ ８ 摘 要 中承 式 钢 管 混凝 土拱 桥 作 为一 种 新 型 的桥 梁型 式 应 用广 泛 。 据 统 计 分析 得 到 典 型 桥 例 为基 准 ， 根 采
图 １ 基 准 桥 型 １的 空 间有 限元 模 型
的 连接 方 式 不 同 ， 出现 了拱 梁组 合 体 系 与 刚 架 系杆 拱 桥 两 种 体 系 ， 分 利 用 了 钢 管 混凝 土拱 桥 拱 圈 自重 轻 的优 点 。 充
桥 梁 的 动 力 特性 是 桥 梁 进 行 动 力 检 测评 估 的基 础 ， 某 在
（ ） 不 管 是 无 推 力 还 是 有 推 力 的 中 承 式 钢 管 混 凝 土 拱 ３ 桥 ， 主 要 振 型均 为 面 外 振 动 、 内振 动 和 空 间 扭 转 振 动 ， 其 面 而 且 振型 的阶数越高 ， 型越复杂 。此外 ， 外 振动均 较早 出 振 面 现 ， 明 其 横 向 稳 定 问题 比较 突 出 。 说 （ ） 振 型 质 量 参 与 系 数 来 看 ， 管 是 无 推 力 还 是 有 推 ４从 不 力 的 中 承 式 钢 管 混 凝 土 拱 桥 ． 梁 的 质 量 参 与 系 数 均 具 有 较 桥 大 的离 散 性 ， 不 是 以 一 阶振 型 为主 。因此 ， 能将 其 简 单 地 并 不 简 化 为 单 自由 度 系 统 模 型 ： 采 用 振 型 分 解 反 应 谱 法 计 算 其 在
钢管混凝土拱桥动力特性分析
钢管混凝土拱桥动力特性分析孔祥利【摘要】钢管混凝土拱桥力学模型有多种简化模拟方式,但每种模拟方式是否都能比较接近地反应出拱桥的真实动力特性及其对动力特性影响有多大,还尚未研究.本文将建立三种不同的有限元力学模型,分析其不同的模拟方式对拱桥动力特性的模拟是否相近.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)029【总页数】4页(P136-139)【关键词】钢管混凝土拱桥;双单元法;换算截面法;脊梁式;严密的板桥模型;动力特性【作者】孔祥利【作者单位】江苏联合职业技术学院南京分院,南京210019【正文语种】中文【中图分类】U440 引言分析钢管混凝土拱桥真实动力特性的必备条件是建立一个合适的桥梁动力模型，因此建立符合受力原理的桥梁空间模型是动力分析的关键之处。
钢管混凝土拱桥空间模型的建立实际上就是将实物通过力学抽象，简化成能用于动力特性分析的空间模型，但模型的简化必须使力学模型尽可能地符合实际结构的情况。
本文对同一座钢管混凝土拱桥模拟出三种简化模型，分析这三种不同简化程度的模型对钢管混凝土拱桥的动力特性影响。
1 钢管混凝土拱桥模型简介[1]1.1 总体设计全桥孔跨布置为边跨分别是两孔20m和一孔16m的钢筋混凝土简支T形梁，主跨是256m的中承式钢管混凝土拱桥，全桥总跨度为312m（图1），伸缩缝设置在桥面的梁端与桥台接缝处。
1.2 主拱拱肋主桥拱肋为双肋拱，计算跨径为248m，矢高为50.155m，矢跨比为1/4.945。
每片拱肋由4-1000钢管混凝土组成，用缀板、缀条连接成为钢管混凝土格构柱。
拱轴线是以悬链线为基础的三次样条曲线，沿拱轴采用变高度（拱顶Hi=2.4m，拱脚 Hi=4.842m）、等宽度截面（b=2.4m），两条主肋间中心距11.6m，共设置了12个型撑、17个横撑，每个横撑为空钢管构成的桁式梁。
1.3 拱上立柱及拱肋吊杆根据高度的不同，拱上立柱分别采用直径900mm和直径800mm两种截面的C30钢筋混凝土圆柱，上端与横梁固结，下端用钢制柱脚支承在拱肋上。
钢混组合连续梁桥顶推施工受力特性分析
钢混组合连续梁桥顶推施工受力特性分析钢混组合梁因其受力性能好,预制化程度高而得到广泛应用,国家在“十三五”期间大力提倡钢桥的应用,因此该桥在我国又迎来了新的历史机遇。
在钢混组合梁的施工中,主梁与桥面板往往是分开施工的,组合梁的钢主梁因为其自重轻、几乎是等截面的优点,通常采用顶推法进行施工,而桥面板通常采用预制形式,安装方法上采用间断施工法来改善支点处桥面板受力。
鉴于组合梁的应用前景,对于分析组合梁在施工过程的受力,模拟其在施工中的受力状态,显得十分有必要。
本文选择钢板组合梁进行研究,希望能为同类桥梁的施工与设计提供帮助。
本文主要进行了以下几个方面的研究:(1)回顾了钢混组合梁与顶推施工法的发展历程,就顶推施工法的分类与与发展特点进行了详细阐述,展望了顶推施工法需要关注的问题,对组合梁的结构特征以及顶推法的发展历程有了全方位的了解与认识。
(2)简化导主梁模型,采用位移法分析了顶推过程主梁的受力。
获得了顶推过程中主梁内力与支点反力的解析表达式,确定了顶推过程主梁的控制截面与时间节点。
分析了导梁长度、自重集度以及刚度对主梁受力的影响,确定了导主梁顶推过程最佳的长度比α,自重集度比β以及刚度比γ。
(3)采用杆系有限元分析了某钢板组合梁顶推施工过程,确定了导梁的合理设计参数与截面形式,得到了有限元仿真模拟下导梁前端的挠度变化情况以及主梁的内力与支反力,验证了导梁设置的合理性和有效性。
(4)采用有限元软件中的施工阶段联合截面分析了桥面板的施工过程,比较了桥面板在间断施工法与顺序施工法下施工顺序的差异,比较了在两种施工法下支点处桥面板的受力状态,验证了间断施工法的可靠。
于此同时对两种施工法下钢主梁在成桥状态下的应力情况进行了对比。
针对桥面板吊装受力问题,建立了实体模型,并验证了改善受力措施的合理性与有效性。
(5)以最新的钢桥规范为依据,分析了组合梁预拱度计算中应考虑的因素,说明了组合梁设置预拱度的必要性与其计算精度的准确性。
自锚式钢管混凝土拱桥动力特性分析
具有大变形和应力刚化 能力 ， 即可以考虑模拟结构
１７Ｍ ａ单索破 断力 ７ ７ｋ 。系杆采用可更换式 ６０ Ｐ ， ７ ７Ｎ 钢绞线系杆成 品索 ， 规格为 ２（ １．４的高强度低 ２ ）５ ２ ／
松弛钢绞线 ， 标准强度为 １６ Ｍ ａ采用的锚具型号 ８０ Ｐ ， 为 Ｏ Ｍ Ｇ ．１ — ２ Ｖ Ｘ ．Ｔ ５ ２ 。主桥的下部结构为桩基础。 主桥为无铰拱， 拱轴线 为正置悬链线 ， 矢高 ２ ． ｍ， ５５ 矢跨 比 １ ． ， ／ ５ 拱轴系数 ｍ＝１４ 主桥每一条拱肋 ４ ．，
１ 引言
混 凝土拱 桥
动 力特性
分析
由４ 根直径为 ７０ ｍ壁厚 １ｍ ０ｒ ａ ４ ｍ的 １Ｍ 钢空间桁 ６ｎ
架式钢 管组成 ， 管 内部灌 注 ５ 钢 ０号 微膨 胀 混 凝 土 。
桥梁 振动 特性 是 研究 动力 反 应 一抗震 、 风 设 抗 计 和车 桥振动 分析 的基 础 ， 是 进 行其 他动 力 学分 也 析 ， 如 反应谱分 析 、 响应分 析 的起点 。虽然 我 国 诸 谐
拱肋全高 ２４ 全宽 １８ ｍ ．ｍ， ．３ 。拱圈上部设一道一字
形横 撑 和两道 Ｋ字 形 横 撑 。两侧 拱 脚 上 各 自设 置
一
的公路规范当中并没有对桥梁的动力特性作出特殊
道 Ｖ形支 撑 。
要求 ， 但是随着桥梁跨度的增大 ， 体系的几何非线性 ３ 空 间有 限元 建模 ． 突出， 因此有必 要 研 究 动 力 特性 ， 为桥 梁 在 设计 、 施 ３ １ 主 拱 拱 肋 模 拟 拱 桥的 主拱肋 是 由钢 管 内充 填 ５ ０号 微 膨胀 混 工、 运营中的管理提供依据。随着计算机的发展 ， 应 钢管混凝土杆由钢与混凝 土 用数值方法， 即有限元法把结构离散为杆 、 、 梁 壳等 凝土组成的杆系结构 ， 在 各 种单元 ， 不但 容易 而 且 准 确 的求 出结 构 振 型 和频 两种 材料组 合 而成 ， 计算 时 一 般 可有 两 种方 法 来
钢管混凝土拱桥动力特性与分析
结 构 参 数 影 响 进 行 了初 步 研 究 ［ ４ ］ ， 为 深 入 开 展 对 中 承 式 钢 管 混 凝 土 拱 桥 自振 特 性 研 究 ， 提 供 了 技术 支 持 。
１ 有 限 元 法概 述
模 型 材料 参数
钢 管
２ ． １ Ｅ１ １
７ ８ ０ ０ ０ ． ３
０ 引 言
式 中： Ｋ 为 刚度 矩 阵； Ｍ 为 质量 矩阵 ； “为 位 移 向 量 。 若假定为谐 运 动 ， 模 态 分 析 的 运 动 方 程 可 以 转 化 为 公 式
（ ２ ） 。
钢 管 混 凝 土 拱 桥 是 我 国 公 路 上 广 泛 使 用 的 一 种 桥 梁 结 构 型 式 。 钢 管 混 凝 土 拱 桥 以其 型 式 优 美 、 结 构 受 力 合 理 等 优 点 得 以在 中 、 大 跨 径 的 桥 梁 设 计 中 广 泛 应 用 ］ 。近 年 来， 钢 管 混凝 土 拱 桥 也 成 为 国 内 外 桥 梁 专 家 研 究 的 重 要 对
Ｉ Ｋ一∞ ｆ 一０
（ ２ ）
由于 钢 管 混 凝 土 拱 桥 的 跨 度 较 大 ， 结 构复 杂 ， 自 由 度
象， 其中主要 的研究 领域 为其 静 力性 能 ， 而 成 果 也 主 要 集 中在 对 其 结 构影 响 较 大 的极 限承 载 力 、 收 缩 徐 变 等 结 构 方 面 。但 是 在 对 钢 管 混 凝 土 拱 桥 的 动 力 性 能 分 析 方 面 却 研
以某 三 跨 中承 式 双 飞 燕 钢 管 混 凝 土 系 杆 拱 桥 为 例 ， 跨 径组 合 为 ８ ０ ｍ＋３ ６ ８ ｍ＋ ８ ０ ｍ。边 跨 、 主 跨 拱 脚 均 固 结 于 拱 座 。 边跨 曲 梁 与 边 墩 之 间 设 置 轴 向 活 动 盆 式 支 座 ， 在 两 边 跨 端部之间设置钢铰线 系杆 ， 通 过 边 拱 平 衡 主 拱 拱 肋 所 产 生 的 水 平 推 力 。桥 面 设 置 ２ 双向纵坡 ， 横 向设 ２ 双 向横 坡， 全 桥 桥 面宽 度 为 １ ６ ． ０ ｍ。 全桥 吊杆 和 立 柱 间 距 为 ８ ｍ。 模 型 材料 参 数 见 表 １所 列 。 表１
钢管混凝土拱桥动力特性浅析
摘
要 ： 钢 管混凝 土拱桥 以其 自身特有 的优 势 ，在 实际工程 中得 到 了广 泛应 用。本文通 过对钢 管混凝 土拱桥动 力特性进 行分析 总结 ，为
将来 这类桥 梁的 实际应 用提供 了参考 。 关键 词 ： 钢管 ；拱桥 ；动 力特性 中 图分类 号 ：ｕ ４ 文献 标识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ６ ７ １ —７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ３ ）０ １ １ ０ ２ ４ ７ —０ １
【 科技创新论坛 】 ｉ ： 夔 Ｖ ＡＬ ＬＥＪ ＿ Ｌ
钢 管 混 凝 土 拱 桥 动 力 特 性 浅 析
高秋生 ห้องสมุดไป่ตู้ 许珊珊２
（ １ ． 黑龙江建筑职业技术学 院 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ５ ；２ ． 黑龙 江科技 大学 黑龙江
哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ７ ）
１引 言
从１ ９ ９ ０ 年 我 国第 一 座 钢 管 混凝 土 拱 桥 四川 旺 苍 东 河 大 桥 的
荷 载 作 用 下 拱 肋 因 强 度 不 足 引起 破 坏 的 可 能 性 一 般 较 小 。 对 于 拱肋 为 单 圆管 或 哑 铃 型 的 中 小跨 度 的 钢 管 混 凝 土 拱 桥 ，在 地 震 荷 载 作 用 下 拱 肋 材 料 有 可 能 进 入 非 线 性 。至 于 结 构 首 先 发 生 屈 服 的 部 位 ，与 结构 形 式 有 很 大 的 关 系 ， 有 的 可 能 在 拱 脚 ， 有 的
２动 力基本性 能
钢 管 混 凝 土 拱 的 动 力 性 能方 面 ，通 过 对 桥 梁 进 行 振 型 、 频 率 、 阻 尼 及 动 挠 度 的 测 试 以及 运 用 计 算 机 进 行 动 力 特 性 分 析 。 结 果 表 明 ，钢 管混 凝 土 肋 拱 一 般 来 说 面 内 的 自振 频 率 较 面 外 的 稍 大 ，但 二 者 较 接 近 。 横 向和 竖 向 基 频 与 桥 梁 跨 径 、 结 构 型 式 及 拱 圈 截 面 的 几 何 性 质 有 关 。 受 跨 径 的 影 响 最 大 ， 跨 径 越 大基 频 越 低 ； 其 次 是 结 构 型 式 ，下 承 式 刚 架 系 杆 拱 的 基 频 最 低 ， 中 承 式 次之 ，上 承 式 最 大 。除 非 跨 径 特 别 大 ，其 面 内、 面 外 基 频
上承式钢管混凝土拱桥的动力特性分析
13-大跨径钢管混凝土系杆拱桥动力特性分析
城市道桥与防洪2012年3月第3期收稿日期：2012-01-09作者简介：宋晓妤（1969-），女，浙江绍兴人，高级工程师，从事道桥工程建设施工管理工作。
宋晓妤（绍兴袍江大桥建设工程指挥部，浙江绍兴312071）大跨径钢管混凝土系杆拱桥动力特性分析摘要：该文介绍了利用M IDAS/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；绍兴市中图分类号：U448.22+5文献标识码：A文章编号：1009-7716（2012）03-0052-020前言钢管混凝土系杆拱桥的出现顺应了拱桥不断向大跨度、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力特性进行分析的文献还较少。
本文以绍兴市袍江大桥（五跨飞燕式钢管混凝土拱桥）为研究对象,通过对成桥模态试验，得出其自身的动力特性，并结合理论计算分析，评定成桥的结构特性和设计效果。
1桥梁概述袍江大桥位于浙江绍兴袍江经济技术开发区，主桥为带飞燕式边拱的五跨连拱中承式钢管混凝土系杆拱桥。
跨径为40m+3×185m+40m，拱轴线形式为二次抛物线，矢跨比为1/4，拱肋截面形式为桁架式。
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，挂车—120，人群活载为4.0kN/m2。
钢管混凝土拱连续梁桥的动力特性分析
影响 ， 从而可以合理地指 导 该类 桥型结构 的 设计 ， 对该 类铁 路桥梁的提速加 固等都有指导意义。
１ 工程概况
本 文 以某 钢 管 混 凝 土 拱 连 续 梁 桥 为 例 进 行 了分 析 ， 桥 该 主跨 跨 度 １０ｎ， 跨 梁 长 ９ 桥 型布 置 如 图 １ ８ 边 ０ｍ， 。拱 肋 中心 距 采用 １． 。拱 的 计 算 跨径 Ｌ＝１０ｍ， 计 矢 高 ｆ＝３ ． １９Ｉ ｎ ８ 设 ６０
动 力性 能 主要 取 决 于 桥 跨 结 构 的 组 成 体 系 、 构 件 的 刚 度 、 各 质 量分 布 以及 支 撑 条 件 等 因 素 ， 此 对 钢 管 混数 对 此 类 桥 型 动 力 性 能 的 能
钢 管 混 凝 土 拱 桥 的结 构 比较 复 杂 ， 文 用 有 限 元 建 立 桥 本 梁模 型 ， 于拱 肋 、 箱 梁 、 墩 、 撑 采 用 空 间 梁 单 元 建 模 。 对 主 桥 横 由 动力 学 势 能 驻 值 原 理及 形成 矩 阵 的“ 号入 座 ” 则 ， 立 对 法 建 桥 梁 刚度 、 量 、 尼 矩 阵 ， 而 得 到 动 力 平 衡 方 程 。有 限元 质 阻 从
随 着桥 梁 跨 度 的 不 断 增 大 ， 及 桥 梁 发 展 日趋 轻 薄 型 ， 以
【 文献标识码】 Ｂ
结构的支承条件相符 。这三个 主要因素 直接决定 了结构 的
动 力特 性 。
大跨度钢管混凝土拱连续 梁桥 的抗震 、 抗风 以及 车辆荷 载的 冲击振动等许多动 力问题 越来越 引起人们 的关注 。桥梁 的
由于 桥 梁 自振 特 性 取 决 于 结 构 的 组 成 体 系 、 度 、 量 刚 质
分 布以及约束条件等 ， 以计算模 型的模拟关键在 于结构 的 所
三拱肋钢管混凝土系杆拱桥一江海大桥动力特性分析
三拱肋钢管混凝土系杆拱桥一江海大桥动力特性分析
首先，三拱肋钢管混凝土系杆拱桥的结构特点决定了其在动力特性上
具有一些独特之处。
该桥采用了三拱肋结构，这种结构不仅具有良好的刚
性和稳定性，还可以有效地抵抗水流的冲击力。
此外，钢管系杆的使用可
以增加桥梁的承载能力和抗震性能，提高整体结构的安全性。
其次，桥梁的动力特性主要受到外部载荷的作用。
一江海大桥作为一
座大型桥梁，通常承受车流、风荷载等多种外部载荷。
在进行动力特性分
析时，需要考虑这些载荷的作用，以及它们对桥梁的振动反应的影响。
在动力响应方面，需要分析桥梁不同部位的振动特性。
对于一江海大
桥来说，可以将其分为上部结构和下部结构两个部分进行分析。
上部结构
主要包括桥梁桥面、支撑系统以及系杆等部分，而下部结构则包括桥墩、
桥台等。
在动力响应分析中，需要考虑横向和纵向的振动模式，以及与桥
梁不同部位的振动频率。
最后，基于动力特性的分析结果可以为一江海大桥的设计和施工提供
指导。
通过分析桥梁的结构特性和动力响应，可以确定适当的施工方法和
材料选择，以确保桥梁的安全性和稳定性。
此外，在桥梁设计中还可以考
虑一些抑制振动的措施，如阻尼器和疏松层等，以减小振动对桥梁的影响。
综上所述，对于三拱肋钢管混凝土系杆拱桥一江海大桥的动力特性分
析是一项重要的工作。
通过对桥梁结构的重要特性、载荷作用、动力响应
等方面进行分析，可以为桥梁的设计和施工提供指导，确保桥梁的安全性
和稳定性。
大跨度中承式钢管混凝土拱桥的动力特性分析
撑、 桥面以下每侧分别设置 ３ Ｋ 字横撑 ， 道“ ” 每道横 撑均为 空钢管桁 架 ， 由上 、 弦 ０ ０ 下 ５０×１ｍ 直 ２ ｍ（
撑） 和腹 杆 ０ ５ ３ １×ｌｍｍ组 成 ， Ｏ 主拱肋 共 设 横撑 １ ０ 道 。 吊杆 标 准 间 距 为 ７ Ｏ 采 用 镀 锌 高 强 低 松 ． ｍ， ２ ０ ５２ 铰线 ，Ｅ 防护 ， ５ １．钢 Ｐ 分别 锚 于拱 肋 的平 联 钢
桥 梁结构 的 自由振动 平衡 方程 为 ：
的抗扭频率较高， 满足刚度要求。
３ 动力 特性影 响 因素分析
［ ［ ］ ｔ ＋［ ］ ｕ （） ０ Ｍ］ ｕ （） Ｋ ［ ］ ｔ ＝ （） １ 式中：Ｍ］ ［ ］ Ｋ］ ［ 、ｃ 和［ 一分别为结构的质量矩 阵、 阻尼矩阵以及刚度矩阵； ［ ］ ｔ 、Ｄ （） ［ ］ ｔ一分别为结构体系各 ｕ （） ［ ］ ｔ 、ｕ （）
承式 钢管 混凝 土拱桥 的 自振动力 特性 。
３ １ 横撑 布置 形式 对 自振 特性 的影 响 ．
与（ ） １ 式对应 的特征值方程可表示为： （ Ｋ 一 Ｍ］ ｛ ＝ ［ ］ ∞［ ）ｕ｝ ０ （） ２ 由于位移是 任意 取值 的 ，２ 式必须 满足 （） ＩＫ 一１［ ｌ ０ ［ ］ －） Ｍ］ ＝ （ ： （） ３ 本文 采 用 子空 间 迭代 法 求解 特 征值 方 程 ， 出 得 该桥前 １０阶 自 ０ 振频率及主振型。表 １ 中列出了该 桥前 ｌ ０阶的频率 ， 图３中列出了前五阶的振型平视
８ １１ 扭转三阶 １ ２ 侧弯三阶 Ｉ ２ 侧弯三阶 １２ 扭转三阶 ． ０ ． ３ ． ３ ． ６ ９ １ ７ 扭转四阶 １ ２ 侧弯四阶 １ ２ 侧弯四阶 １３ 侧弯三阶 ． １ ． ３ ． ３ ． ２ １ １ ２ 侧弯三阶 １３ 竖弯四阶 １ ４ 竖弯四阶 １３ 侧弯四阶 ０ ． ３ ． ４ ． ３ ． ２
钢管混凝土拱桥动力特性分析
在结构振动分析 中求解 结构 的固有频率 和模 态 向量 的问 题， 在数学上归结为求解 振动特征 问题 。在所讨论的是线弹性 问题时 ， （） 式 ３ 中的［ 和［ 卜一 都不是 ∞的 函数 ， ］ 般 即它们是
常数矩阵。
由线性代数理论 （ 克莱姆法则 ） 可知 ， 要使式（ ） ３ 有非零解 ， 其充分必要条件为 ： ｄＩ［ 一 ｅ Ｋ］ （ ］ ＝０ ） （） ４ 这就是结构 的特征方程 。为 了求得对结 构起控制 作用 的 前几 阶振动频率和相应振型 ， 本文采用 目 前最有效 的子空间迭 代法来计算 。
中图分类号 ：４ ８２ Ｕ ８ 、２
１ 工 程 概 述
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０４ ４９ ２０ ）１ １２ ２ １０ —６２ （０ ８０ —０２ —０
某钢管混凝土拱桥 由于地质情况特殊 ， 采用 了不对称坡拱 的形式 ， 一侧拱脚比另侧拱脚 高 １．５ｍ。两 半拱均 为悬链 线 ５８ 拱轴线 ， 一侧半拱拱轴 系数 ｍ ＝１９ 矢高 ：４ ． 半跨 跨 ｌ ．， ００ｍ； 径 Ｌ，＝ ０ ３５ 另 一侧 半拱 拱 轴 系数 ｍ １ ７ ．７ ｍ； ２ ２＝１７ 矢 高 ．，
＝
．
式 中 ： ——广义加速度 向量 。 ｛ ｝ 结 构的 自由振动为简谐振动 ， 即：
｛ ｝ Ｍ ｓ （ ｔ ） ＿｛ ｝ｎ ｔ ＋ ｉ ａ （） ２
２ ． 半跨跨径 ２ ＝５ ．２ 全桥 长 １ ４ １ ｍ， ５ ， ３６５ｍ， ２ ２ ｍ。其桥型布 置 ４ 图如图 １ 所示 。两个半拱均采用钢管混凝土横哑铃形 断面 ， 即 每条拱肋 由 ４根弦管构成 ， 、 上 下两横 哑铃之 间通过 Ｈ型腹杆 连成整体 ， 成空 间桁架 式结 构。整个拱 肋截 面高 ３８ｍ， 形 ． 宽 ２２ 弦管外径 ０ ８ 随空间位置不 同 ， ． ｍ， ． ｍ， 弦管壁 厚分别采 用 ２ ４
钢管混凝土拱-梁组合桥受力性能分析与设计
钢管混凝土拱-梁组合桥受力性能分析与设计摘要：本文以某市跨河桥梁方案设计为例，提出钢管混凝土拱-连续梁组合桥设计方案，通过建立全桥空间有限元模型，分析了此种桥梁结构体系的受力特点和使用性能。
结果显示，这种桥型适用于较大跨径且具有一定景观需求的市政桥梁，桥梁结构型式美观，是现代景观类桥梁的理想桥梁结构体系。
关键词：钢管混凝土，拱，连续梁，组合结构，受力性能，方案设计中图分类号：文献标识码：现代桥梁建设水平日益提高，人们不仅对桥梁有着交通功能需求，而且越加期望能够具有造型美观的建筑样式，能够反映当地历史文化及承载历史记忆，也能体现当地的民风民俗、地域特点等，能够成为当地地区的一处景观，甚至成为地标性建筑物。
1前言拱桥是一种古老的桥型，古今中外广泛建造，拱桥具有曲线形态优美、坚固耐用、承载能力强、经济性高等特点。
从公园中的石拱桥到大跨度的跨江跨河大桥中，都有着拱桥的身影。
拱桥是以受压为主的结构形式，拱圈常常用受压性能良好的材料建造，例如石材、混凝土、钢材料等，钢管混凝土是一种承压性能优良的组合结构材料，把钢材和混凝土这两种建材各自优势得以充分发挥，在现代拱桥建设中已经得到广泛应用。
钢管拱结构节段预制，现场架设拼装，再向钢管中填筑混凝土形成主拱肋，整个过程施工便捷，经济性高。
梁桥结构简洁，常常应用于桥梁建设中，本桥考虑到交通功能兼顾景观要素，主梁采用变截面连续现浇箱梁。
连续梁跨于河道水面之上，梁体边线形似曲拱形状，如同水面上泛起波纹，具有轻盈动感。
连续梁上的侧立面可雕刻当地历史文化浮雕，桥面人行道栏杆上刻画历史典故图案，使整座桥丰富了历史内涵和文化渲染力。
2钢管混凝土拱-梁组合桥设计2.1工程概况本桥桥址位于城市中部跨越河流，是连接新老城区重要的交通枢纽。
综合考虑桥位所处的地理位置以及河道水位标高要求，应在满足河道水位要求的前提下尽量降低桥梁高度，最大化减小桥梁建设对河道的影响，因此选择较为合适的拱-梁组合桥设计方案。
移动荷载作用下钢管拱桥动力特性分析
文章编号：１６７３－６０５２（２０２１）０５－０００５－０４ ＤＯＩ：１０．１５９９６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｂｆｊｔ．２０２１．０５．００２移动荷载作用下钢管拱桥动力特性分析张志却１，谢 凯１，解文宗１，李登国２，卢彭真２（１．嘉兴市秀洲区交通建设投资有限责任公司 嘉兴市 ３１４０００；２．浙江工业大学 杭州市 ３１００１３） 摘 要：通过大型通用有限元软件ＡＮＳＹＳ，对某一钢管混凝土拱桥进行数值模拟，通过改变其结构的部分参数，分析计算移动荷载作用对钢管拱桥动力特性的影响。
研究结果表明：移动荷载作用时对桥梁结构动力性能的影响存在一个临界速度问题，当移动速度达到临界车速时，桥梁结构的振动幅度达到最大。
提出为控制桥梁结构在移动荷载作用下的振动幅度，必须对车辆的行驶速度进行合理限制，该分析结果可为此类桥移动荷载作用下动力性能研究提供参考。
关键词：钢管拱桥；动力特性；自振频率；移动荷载中图分类号：Ｕ４４１ 文献标识码：Ａ※基金项目：浙江省交通科技项目（２０１８０１０）０ 引言钢管混凝土桥梁相比其他桥梁，具有独特的美学造型，在市政桥梁工程中被广泛应用。
钢管混凝土因其钢管和混凝土相互作用，使其内部核心混凝土处于三项受压状态，提高了强度，并且使钢管结构的稳定性得以提升，两者相辅相成，使其材料性能和力学性能得以充分发挥，而且架设便利，施工快捷，经济效益高，因此这类结构在拱式体系桥梁中得到了快速而长远的发展［１］。
随着我国钢材产量的不断增加，在桥梁的建造中加入钢材，不仅能够减少混凝土用量，减轻桥梁的自重，而且能够节约地方资源，保护环境，更加经济节约，对钢桥的发展起到促进作用。
近年来，随着经济水平的提高和科学技术的不断发展，钢管混凝土拱桥的跨径不断攀升，并朝着轻型化方向发展，自重不断减小，致使钢管混凝土拱桥的动力响应问题日益突出［２－３］，因此这种桥梁的动力性能成为了时下研究的热点。
桥梁结构的动力特性包括自振频率、振型、阻尼比等，这些参数是桥梁结构动力性能研究的重要依托，反映了桥梁结构的刚度指标［４］。
钢管混凝土拱桥静动力特性分析
钢管混凝土拱桥静动力特性分析摘要：钢管混凝土拱桥具有跨越能力大、强度高、重量轻、便于施工等优点，近年来在我国桥梁建设中迅速发展。
随着钢管混凝土技术的不断发展，钢管混凝土拱桥的跨径不断的增大，其静力性能、动力性能的研究显得越来越重要。
本文展示了钢管混凝土拱桥的应用与发展，并通过大型有限元软件Midas/Civil对跨径为575m的某中承式钢管混凝土拱桥进行了静力特性和动力特性分析，并通过查阅资料文献，论述可钢管混凝土拱桥地震响应的特点，并对今后钢管混凝土拱桥的性能研究提出了建议。
关键词：钢管混凝土拱桥；静力特性；动力特性；地震响应；中图分类号：O 319.56 文献标志码：A 文章编号：1674-0696（2011）1 钢管混凝土拱桥的应用与发展"钢管混凝土构件"是指用混凝土填充空心钢管而形成的一种复合构件，是集钢管和钢筋混凝土优点于一体的新型构件。
由于钢管混凝土结构具有抗压能力强、安装方便等优点，钢管混凝土框架拱桥发展迅速。
在中国短短的6年间建了10座钢管混凝土拱桥。
2 静力特性2.1有限元模型以主跨为575m某中承式钢管混凝土拱桥为例，利用大型桥梁计算软件Midas/Civil用于分析桥梁的静动态特性。
全桥共有13546个单元，节点5431个，其中梁单元9650个，桁架单元64个，板单元3832个，边界条件取用一般支撑与弹性连接。
为综合考虑整个桥梁的静力特性，选择了恒载荷、活载荷、混凝土收缩徐变等参数来分析桥梁结构的静力特性。
2.2恒载效应分析恒载考虑：自重、二期。
钢材为Q345，容重取，混凝土为C70，容重取；二期恒载考虑桥面铺装、桥梁附属设施的自重。
根据有限元模型进行计算，计算得到恒载作用下钢管混凝土拱肋竖向位移，其中最大竖向位移为-564 mm，它发生在拱肋的近跨中段。
拱肋上弦杆混凝土在拱顶部位的最大压应力为-0.17 MPa，在拱脚部位的最大压应力为-0.19 MPa，在拱肋下弦杆混凝土的最大压应力为-0.19 MPa。
东莞水道特大桥钢管混凝土拱桥动力特性分析
2 结构动力分析的有限元方法
有限元计算结构无阻尼自由振动方程为: [M ] { !} + [K ] { } = 0 其特征方程 ( 频率方程 ) 为: | [ K ] - ! [M ] | = 0 其中: [ K ] , [ M ] 和分别为结构的刚度矩阵、 质量矩
2
图 2 东莞水道特大桥 ( 主桥 )空间有限元模型
1 工程概况
桥梁结构的自振频率与主振型是进行结构动力 分析和抗震设计的重要参数 , 也是使用阶段判别桥 梁是否损伤的基本依据 , 在桥梁检定和验收规范中 对桥梁的竖向和横向自振频率均有 一定限值的规 定。对桥梁结构自振特性的正确模拟与分析 , 无论 在桥梁抗震设计方面, 还是在监测和维护等方面都 具有十分重要的意义。 东莞水道特大桥 ( 主桥 ) 为三孔 50 m + 280 m + 50 m分离式中承式拱桥 ( 图 1) , 主跨拱肋采用钢管
振型阶次 1 2 3 4 5 6 频率 /H Z 0. 378 2 0. 686 9 0. 707 2 0. 715 6 0. 821 4 1. 025 3 振型特性 主拱肋和桥面板对称侧弯 , 方向相同 主拱肋和桥面板反对称竖弯 , 方向相同 主拱肋和桥面板反对称侧弯 , 方向相同 主拱肋和桥面板对称侧弯 , 方向相反 主拱肋和桥面板对称竖弯 , 方向相同 主拱肋和桥面板对称侧弯扭转耦合
3 桥梁空间有限元模型建立
采用结构分析通用有限元软件 ANSYS 建立全 桥有限元模型。在该模型中, 主拱肋、 腹杆、 风撑、 吊 杆横梁、 纵梁、 立 柱、 拱 座和 基础等 处理成 梁单元 ( B eam 44 单元 ), 考虑到现浇纤维 混凝土桥面系刚 度的贡献, 将其刚度折算到纵梁上。吊杆和系杆等 效为空间杆单元 ( L ink10 单元 ), 通过初应变考虑初 张力, 主跨桥面系用空间梁格模拟。桥梁空间有限 元模型如图 2 所示。 计算采用的初始常数为: 钢材的弹性模量 2 . 1 10 P a , 钢丝弹性模量 1 . 95 10 P a , C50 混凝土弹 11 3 性模量为 3 . 45 10 P a , 钢材密度取 7 850 kg /m , 混凝土密度取 2 500 kg /m 。主拱钢管、 钢管内填混 凝土以混凝土和钢材的实际用量计算平均密度值 , 桥面铺装层和桥面其他构造的质量计人桥面板的密 度中。 ( 1) 钢管混凝土组合截面特性分析 90
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钢管混凝土拱连续梁桥的动力特性分析
发表时间：2018-11-14T11:03:24.317Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第20期作者：齐勇[导读] 能够更好地了解不同参数对此类桥型动力性能的影响，从而可以合理地指导该类桥型结构的设计，对该类铁路桥梁的提速加固等都有指导意义。
基于此，本文主要对钢管混凝土拱连续梁桥的动力特性进行分析探讨。
齐勇
枣庄市公路管理局应急抢险中心山东省枣庄市 277100
摘要：随着桥梁跨度的不断增大，以及桥梁发展日趋轻薄型，大跨度钢管混凝土拱连续梁桥的抗震、抗风以及车辆荷载的冲击振动等许多动力问题越来越引起人们的关注。
桥梁的动力性能主要取决于桥跨结构的组成体系、各构件的刚度、质量分布以及支撑条件等因素，因此对钢管混凝土拱桥进行参数分析，能够更好地了解不同参数对此类桥型动力性能的影响，从而可以合理地指导该类桥型结构的设计，对该类铁路桥梁的提速加固等都有指导意义。
基于此，本文主要对钢管混凝土拱连续梁桥的动力特性进行分析探讨。
关键词：钢管混凝土；拱连续梁桥的动力特性分析
1、前言
在实际的工程条件下，桥梁的动力性能主要是取决于桥跨结构的组成体系以及各个构件的实际刚度，除此之外，桥梁本身的质量分布以及支撑条件也会对其产生一定的影响，正是因为这样，我们才需要切实的对钢管混凝土拱桥进行必要的参数分析，以此来最大程度的认识和了解各种参数对于不同桥型动力性能的实际影响，以此来较好的指导该类型桥梁结构的设计。
2、工程概况
本文以某钢管混凝土拱连续梁桥为例进行了分析，该桥主跨跨度180m，边跨梁长90m。
拱肋中心距采用11.9m。
拱的计算跨径L=180m，设计矢高f=36.0m，矢跨比f/L=1/5，拱轴线为抛物线。
主跨拱肋采用等高度哑铃形截面，拱肋高3.10m，弦管外径Φ1.10m。
两拱肋间共设9道横撑，横撑采用Φ500×14mm和Φ250×10mm空钢管。
主梁采用单箱双室截面，中支点梁高10.0m，主跨跨中及边支点梁高4.5m。
全桥共设18组双吊杆，吊杆间距9.0m，吊杆采用PES（FD）7－61型低应力拉索（平形钢丝束），其fpk=1670MPa，Ep=2.0×105MPa。
3、有限元模型及荷载简介
桥梁的自振特性是由其结构的组成体系、刚度、质量分布以及约束条件等一系列的因素所共同决定的，正是因为这样，我们在进行其结构计算模型的构建和模拟时就需要切实的注意其刚度、质量以及边界条件的模拟，实际上，也正是这样三种因素的共同作用直接性的决定了结构的特性，下文中将结合具体的内容来对这样三种因素模拟的要点展开说明和分析。
结构的刚度模拟主要就是模拟其杆件的轴向刚度、弯曲刚度、剪切刚度以及扭转刚度，有的时候甚至还需要模拟其翘曲刚度或者是杆件之间的连接刚度；而结构的质量模拟则更多强调的是杆件平动质量以及转动质量的模拟；边界模拟则是强调其与支撑条件之间的相符程度以及协调性。
钢管混凝土拱桥本身的结构形式较为复杂，因此在本文中就将建立起一种有限元桥梁模式，通过对拱肋、主箱梁、桥墩以及横撑等采用空间梁单元建模。
通过动力学势能的驻值原理来建立起桥梁刚度、质量以及阻尼的矩阵从而得到我们所需要的动力平衡方程。
4、动力特性分析
在对桥梁结构的刚度以及质量进行分析时，自振频率实际上是一个非常重要的指标，这主要是因为自振频率是桥梁结构进行动力分析的必要基础之一。
主振型主要决定的是结构动力相应状态发生的状况，在实际进行模拟操作的时候，可以根据已经建立起来的计算机模型并利用子空间迭代法来对桥梁前阶段中的自振频率以及振型进行分析，并在此过程中进行振型特征的说明和分析。
一般来说，桥跨结构面外的横向振动影响要远远大于面内竖向振动影响，这也正是钢管混凝土拱桥结构的共性所在。
5、桥梁动力特性影响因素分析
5.1横撑布置对桥梁动力特性的影响分析
不改变横撑的材料特性和截面尺寸，现考虑以下几种模型：
方案1：去掉所有横撑，成敞口拱；
方案2：仅去掉两拱脚处两根横撑，保留中间5根横撑；
方案3：仅保留拱脚处两根横撑与拱顶处横撑，去掉中间4根横撑；方案4：全桥设置9道横撑（原方案）。
四种方案自然频率及振型
由计算结果可知：
（1）从方案1到方案4，桥梁的第一阶振型均为拱肋对称面外弯曲，说明其横向刚度比较弱，其自振频率分别为0.100，0.148，0.265，0.331可见，随着横撑的增加，自振频率不断变大，说明横撑的设置可以明显提高钢管混凝土的横向刚度。
方案2和方案3的自振频率为0.148和0.265，同时也说明对于本桥横撑布置在拱顶和1/4拱肋处时对桥梁的横向刚度贡献更大。
（2）对比桥梁的竖向基频和纵向基频可知，增减横撑和改变横撑位置对其影响不明显，纵向和竖向基频的数值没有发生任何变化（纵向为0.69左右，竖向为1.25左右），说明横撑对桥梁的纵向和竖向刚度的影响可以忽略。
（3）横撑的多少和布置，还可以改变振型的次序和形状。
对于方案1，前五阶均为横向振型，而且横向基频最小，说明桥梁的横向刚度最弱。
第6阶才开始出现纵向振型，竖向振型出现在第11阶；方案2在第3阶就出现了纵向振型，竖向振型出现在第9阶；方案3在第5阶就出现了纵向振型，竖向振型出现在第9阶；方案4在第3阶就出现了纵向振型，竖向振型出现在第6阶。
可见，横撑的布置对桥梁的自振特性的影响较大。
综上所述，横撑的布设对全桥动力特性是有较大影响的。
加设横撑，能显著提高全桥面外刚度；横撑设置位置对桥梁横向刚度也有影响，对于本桥来说，在横撑布置在拱顶和1/4拱肋处时对桥梁整体面外刚度贡献要大。
5.2主拱肋对桥梁动力特性的影响分析
在对主拱肋对桥梁动力特性的影响进行分析时首先要保证其管材材料的性质不发生改变，在此基础之上还需要保证其钢管的含钢率在应用的过程当中不发生改变，在这样一种状况下来探讨其方案。
随着肋拱截面面积的增大，桥梁的自振频率也会相应的增大，且其增大的程度还比较大，这就说明，在工程环境下是可以通过拱肋截面面积的增大来提高全桥的自振频率的。
5.3约束条件对桥梁动力特性的影响
在桥梁动力特性的模型当中，其约束条件主要是：保持两拱肋始终处于固结的状态，而两边墩则采用铰接的形式来对其横向以及竖向的位移予以约束，中墩则采用单排的支座来约束其横向以及竖向的位移。
在这样一种明确的约束条件控制作用下来对以下几种具体的情况进行说明和分析。
一种就是原模型的约束边墩方式不变，而两中墩采用双排支座；另一种就是在原模型约束的基础上来约束两中墩的纵向线位移。
经过实际的计算结果分析和对比发现，模型一说明双排支座可以明显提高整个桥梁的刚度，模型二的状况对于桥梁竖向刚度的提升也有较大的作用和贡献。
结束语
通过一系列的对钢管混凝土连续梁桥的动力特性分析提出了一下几个方面的结论和建议：一是钢管混凝土拱连续梁拱桥跨截面外的横向振动要明显的强于截面内的竖向振动影响，除此之外，就是桥梁本身横向刚度的问题也是非常之突出的，应当在实际的工程环境下得到足够的关注和重视；二是在进行变化设计参数的设计时发现，横撑的数目以及位置对于钢管混凝土拱连续桥梁的自振特性影响比较大，尤其是在其跨中的时候就更加的明显，正是因为这样，我们可以通过横撑数目的适当增加来实现结构面外刚度的提升。
主拱肋刚度的变化对于整体刚度的影响也比较大。
最后一点就是从动力性能的角度上来分析的话，对于钢管混凝土拱连续梁桥来说双排支座也优于单排的支座。
参考文献
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［2］陈盛水，陈宝春．钢管混凝土拱桥动力特性分析［J］．公路，2001，（2）.
［3］周劲草，严志刚，盛洪飞.大跨度中承式钢管混凝土拱桥的面内动力特性分析［J］.公路交通科技，2005，（9）. ［4］陈少峰.钢管混凝土拱桥施工监控方法研究及工程应用［J］.北京工业大学出版社，2007.。