CN110390143A - 一种铁路变截面连续梁桥基频的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁路变截面连续梁桥基频的确定方法，该方法包括以下步骤：1)采集铁路变截面连续梁桥的结构数据，所述结构数据包括：结构的混凝土弹性模量，结构的计算跨径，结构中跨跨中截面的惯性矩，结构中跨跨中处单位长度的重量；2)根据《公路桥涵设计通用规范》计算结构的基频；3)建立铁路变截面连续梁桥的基频计算模型；4)根据步骤2)计算的基频模型和步骤3)的计算模型获得最终的铁路变截面连续梁桥的基频计算结果。本发明方法适用于多种跨径的变截面连续梁桥，计算的基频结果更为准确，相对误差由最大20％降到3％以下。通过使用本发明方法，可节省设计人员得到准确基频的时间。

Description

一种铁路变截面连续梁桥基频的确定方法
技术领域
本发明涉及铁路桥梁设计，尤其涉及一种铁路变截面连续梁桥基频的确定方法。
背景技术
随着高铁的发展，铁路桥梁得到了迅速的发展，变截面连续梁桥以其跨越能力强、增大桥下净空及施工技术成熟等特点被广泛应用。对于变截面连续梁桥而言，基频在结构动力相应、抗震设计以及冲击系数的计算中具有重要的作用，但是铁路桥梁相应规范并未给出变截面连续梁桥基频的计算公式，同时《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)规范中基频的计算公式计算的基频存在误差较大的问题，在跨径不大于56m时，误差较小，但当跨径在60m及以上时误差较大，最大达到了21.61％，对铁路变截面连续梁桥基频的计算可靠度较小，同时设计人员通过建立有限元模型得到变截面连续梁桥的基频较为复杂，所以一个可靠的铁路变截面连续梁桥的基频确定方法十分必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种铁路变截面连续梁桥基频的确定方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铁路变截面连续梁桥基频的确定方法，包括以下步骤：
1)采集铁路变截面连续梁桥的结构数据，所述结构数据包括：结构的混凝土弹性模量E，结构的计算跨径l，结构中跨跨中截面的惯性矩Ic，结构中跨跨中处单位长度的重量mc；
2)根据《公路桥涵设计通用规范》计算结构的基频：
3)建立铁路变截面连续梁桥的基频计算模型；
所述模型为：f＝0.2966f1 3-2.4981f1 2+7.3985f1-4.6265
其中，f1为按照规范计算的结构基频；
4)根据步骤2)计算的基频模型和步骤3)的计算模型获得最终的铁路变截面连续梁桥的基频计算结果。
本发明产生的有益效果是：
1，提出了铁路变截面连续梁桥基频的计算模型。
2，本发明计算方法适用于多种跨径的变截面连续梁桥，计算的基频结果更为准确，相对误差由最大20％降到3％以下。
3，通过使用本基频计算方法，可节省设计人员得到准确基频的时间。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的流程图；
图2是本发明实施例的(60+100+60)m铁路变截面连续梁桥有限元模型一阶振型图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种铁路变截面连续梁桥基频的确定方法，它主要包括：第一步：确定相关的计算参数(结构的混凝土弹性模量，结构的计算跨径，结构跨中截面的惯性矩，结构跨中处单位长度的重量)；第二步：按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)规范中公式计算结构相应的数值f1；第三步：将计算的f1带入提出的计算公式得到新的基频f。
具体实施方法如下：
步骤1：确定相关的计算参数。
首先确定结构混凝土的弹性模量，结构的计算跨径，结构跨中截面的惯性矩以及结构跨中处单位长度的重量四个计算参数。
以(60+100+60)m为例
结构混凝土的弹性模量为：E＝3.55×1010m4
结构的计算跨径为：l＝100m
结构跨中截面的惯性矩为：Ic＝43.4391m4
结构跨中处单位长度的重量为：mc＝32803.5kg/m
步骤2：根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)规范中公式计算结构的基频。
E为结构混凝土的弹性模量(单位：Pa)；
Ic为结构中跨跨中截面的惯性矩(单位：m4)；
mc为结构中跨跨中处的单位长度重量(单位：kg/m)；
l为结构的计算跨径(单位：m)。
以(60+100+60)m为例
步骤3：通过提出的基频计算方法计算结构更为准确的基频。
f＝0.2966f1 3-2.4981f1 2+7.3985f1-4.6265
以(60+100+60)m为例
f＝0.2966×1.485813053-2.4981×1.485813052+7.3985×1.48581305-4.6265
＝1.824271123Hz
有限元模型得到(60+100+60)m铁路变截面连续梁桥的基频为1.846568Hz，规范计算得到的基频为1.48581305Hz，误差为19.57％；而提出的计算方法计算得到的基频为1.824281123Hz，误差仅为1.25％，极大程度上提高了基频计算的精度。
表1新的计算方法计算基频和有限元模型基频对比
通过提出的计算公式计算得到的基频与有限元模型得到基频的误差与未修正的误差的对比，可知按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)规范中的公式计算结构的基频，与建立有限元模型得到结构的基频的误差较大，最大的误差达到了21.61％，而新提出的计算方法计算得到结构的基频与有限元模型得到的基频基本接近，最大误差仅为3.32％；通过提出的计算公式计算得到的基频与有限元模型得到基频的误差与未修正的误差的对比可以证明新的计算方法的有效性及准确性，极大的提高了基频计算的精度，同时通过提出准确的计算方法，可以极大的减少设计人员为了得到较为准确的基频而通过建立有限元模型花费的时间。
本发明提出了一种铁路变截面连续梁桥基频的确定方法，本发明通过建立多种跨径的铁路变截面连续梁桥有限元模型，得到多组基频数据，同时按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)规范中的计算公式计算得到规范计算的基频，通过多组数据的拟合验证，证明了本发明提出的计算方法的准确性和可靠性，弥补铁路变截面连续梁桥的基频计算公式的空白，同时极大的提高了基频的计算精度，以及减少了设计人员得到准确的基频而花费的时间。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种铁路变截面连续梁桥基频的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采集铁路变截面连续梁桥的结构数据，所述结构数据包括：结构的混凝土弹性模量E，结构的计算跨径l，结构中跨跨中截面的惯性矩Ic，结构中跨跨中处单位长度的重量mc；
2)根据《公路桥涵设计通用规范》计算结构的基频：
3)建立铁路变截面连续梁桥的基频计算模型；
所述模型为：f＝0.2966f1 3-2.4981f1 2+7.3985f1-4.6265
其中，f1为按照规范计算的结构基频；
4)根据步骤2)计算的基频模型和步骤3)的计算模型获得最终的铁路变截面连续梁桥的基频计算结果。
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