考虑钢梁与混凝土板之间的相对滑移,对考虑阻尼的钢-混凝土结合梁基本动力方程进行推导,采用分 离变量法得到简支结合梁自振频率与振型的解析解,并对其正交条件进行探讨。将理论分析结果、数值结果及试 验结果进行对比分析,结果吻合良好。分析结果表明:由于柔性抗剪连接件的存在,结合梁中钢梁与混凝土板之 间发生相对滑移,其动力平衡方程形式更为复杂,表现出与普通梁不同的动力特性。 关键字:钢-混凝土结合梁;动力特性;阻尼;自振频率;正交条件;试验研究 中图分类号:U441+ .3 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1001-8361.2014.03.016 AnalyticalSolutiontoDynamicCharacteristicsofSimply-supported Steel-concreteCompositeBeams HOUZhong-ming1,2, XIA He1, ZHANGYan-ling3 (1.SchoolofCivilEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China;2.DepartmentofCivilEngineering, KeyLaboratoryofStructuralEngineeringandVibrationofChinaEducationMinistry,TsinghuaUniversity,Beijing10084,China; 3.SchoolofCivilEngineering,ShijiazhuangTiedaoUniversity,Shijiazhuang050043,China) Abstract:Consideringtheslipbetweenthesteelgirderandconcreteslab,thebasicequationsgoverningthemo- tionofsteel-concretecompositebeamswithdampingwerededucedwiththedirectbalancedmethod.Byvaria- bleseparationapproach,theanalyticalsolutionstonaturalfrequenciesandmodesofvibrationofsimply-sup- portedcompositebeamswereobtained,andtheorthogonalconditionswerediscussed.Bycomparison,thethe- oretical,numericalandexperimentalresultswerefoundtoagreewell.Theanalysisresultsalsoshowthatdue totheflexibleshearconnectors,therelativeslipoccursbetweenthesteelgirderandconcreteslabofthecom- positebeamsandthedynamicequilibriumequationsbecomemorecomplexanddemonstratedynamiccharacter- isticsdifferentfromconventionalbeams. Keywords:steel-concretecompositebeam;dynamiccharacteristics;damp;naturalfrequency;orthogonalcon- ditions;experimentalstudy 钢-混凝土结合梁桥充分利用混凝土板抗压和钢 梁抗拉的特点,二者采用抗剪连接件连接,这种构造方 式既提高了其承载能力,又减小了结合梁的自重及应 力幅,并增强了结合梁的抗疲劳能力,被大量应用在建 筑、公路和铁路桥梁中,典型结合梁构造见图1。由于 抗剪连接件的柔性,在外荷载的作用下混凝土板和钢 梁之间会产生一定的滑移,使得在进行结合梁静力计 算时,必须要考虑滑移带来的影响[1-2]。同时,由于结 收稿日期:2012-05-25;修回日期:2012-07-17 基金项目:国家自然科学基金项目(51178025,51108281);铁道部 科技研究开发计划(2010G004-J) 作者简介:侯忠明(1982—),男,安徽萧县人,助理研究员,博士。 E-mail:hou.zhong.ming@163.com 合梁的这种结构特点,与普通梁相比,其动力特性也表 现出显著的不同[3]。然而,公开报道的关于考虑界面 滑移的结合梁动力方程推导的文献非常少见[4],且未 涉及到阻尼的影响。 本文运用直接平衡法,考虑阻尼的影响,推导简支 钢-混凝土结合梁的基本运动方程,并进行了求解。在 此基础上,得到结合梁的质量、刚度和阻尼矩阵的正交 条件,并与数值结果、实验结果进行对比。 1 基本分析模型及运动方程 为考虑柔性抗剪连接件的影响,把结合梁划分成

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