某人行景观悬索桥抗风性能试验研究

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某悬索桥抗风性能初步分析

某悬索桥抗风性能初步分析

扭 弯频率 比
s , 仉 =20 3; = = 8 .8
3= . 9 278
一一


对钢桁梁悬索桥进行动力分 析时主桁 、 上下平联 、 横梁 、 主塔
均采用梁单元 , 桥面系及二期恒载 的质 量等效折算 给主桁上
弦 和 横 梁 。成 桥 状 态 如 图 1 。




= 二 懿蛳鬻 张 臻翅藏蕊曩嚣 黜 ¨ 。 峨 ¨ 、

图 6 第 5阶
主 梁二 阶 对 称 竖 弯
图 l 第 9阶 0
主 粱 一 阶 反 对 称 扭 转
四川建 筑
第3 1卷 6期
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图 3 第 2阶
图 7 第 6阶
主 梁一 阶 反 对 称 侧 弯
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见 表 1 图 2一图 1 ) ( 1。

[ 定稿 日期 ]0 1 0 2 2 1 — 4— 1 [ 作者简介 ] 胡航(9 7~) 男 , 士研 究生 ; 18 , 硕 吕龙 (9 6 18
) 男 , 士研 究 生 。 , 硕
l0 5
四川建筑
第3 1卷 6期

双链柔式钢索悬索桥抗风性能研究

双链柔式钢索悬索桥抗风性能研究

双链柔式钢索悬索桥抗风性能研究双链柔式钢索悬索桥抗风性能研究摘要:双链柔式钢索悬索桥是一种新型的悬索桥设计形式,其特点是采用了双链柔式悬索支撑结构,具有较高的自适应性和抗风性能。

本文通过理论分析和计算模拟的方法,研究了双链柔式钢索悬索桥在风荷载作用下的抗风性能,并提出了相关的设计建议。

1. 引言悬索桥是一种将主梁悬挂在多根钢索上的桥梁结构形式,具有跨度大、刚度小的特点。

然而,传统的单链悬索桥在面对强风荷载时存在抗风性能差的问题。

为了克服这一问题,近年来出现了双链柔式钢索悬索桥的设计形式。

双链柔式悬索桥采用了两根平行排列的钢索作为主梁的悬挂支撑结构,通过控制两根钢索之间的相对运动来提高桥梁的自适应性和抗风性能。

2. 双链柔式钢索悬索桥的结构和特点双链柔式钢索悬索桥由主梁、主塔和斜拉索组成。

主梁由两根平行排列的钢索支撑,通过主塔进行固定,斜拉索用于调整和平衡主梁的受力状况。

双链柔式钢索悬索桥的特点有:2.1 自适应性强:双链柔式悬索桥采用了灵活的双链支撑结构,可以在风荷载作用下实现力的传递和分配,具有较好的桥体自适应性。

2.2 抗风性能优越:双链柔式悬索桥通过斜拉索的调整和平衡,可以有效减小风载荷的作用,提高桥梁的抗风性能。

2.3 跨度大:双链柔式钢索悬索桥的主梁采用了双链结构,具有较高的刚度和承载能力,适用于大跨度的桥梁设计。

3. 双链柔式钢索悬索桥抗风性能的理论分析为了研究双链柔式钢索悬索桥的抗风性能,本文通过理论分析方法进行了初步研究。

首先,对双链柔式钢索悬索桥的结构进行分析和计算,得到桥梁的初始形态和受力状态。

其次,根据风速和风向等参数,采用风荷载计算方法,计算桥梁在风荷载作用下的受力情况。

最后,通过力学模型和数学计算方法,分析和计算主梁的弯曲变形、节点的位移以及钢索的受力等,评估桥梁的受风性能。

4. 双链柔式钢索悬索桥抗风性能的计算模拟为了更准确地评估双链柔式钢索悬索桥的抗风性能,本文采用计算模拟的方法进行研究。

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究大跨径悬索桥是一种重要的桥梁结构,具有结构简洁、承载能力大等优点,因此在现代桥梁工程中得到广泛应用。

在其施工和成桥阶段,由于结构特点以及环境条件等因素的影响,悬索桥具有较高的抗风要求。

对大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施进行研究,对于确保悬索桥工程的安全和顺利进行具有重要意义。

悬索桥的施工和成桥阶段是其整个工程过程中最为关键的阶段。

在这个阶段,结构受到外部环境的影响较大,尤其是风力的影响。

由于悬索桥结构本身具有较大的自重和灵敏度,一旦受到大风的影响,可能会发生结构破坏,导致严重的安全事故。

在施工和成桥阶段,必须采取一系列的抗风措施,以确保悬索桥工程的安全可靠性。

针对大跨径悬索桥施工阶段的抗风措施,需要从结构的设计和施工工艺两方面进行考虑。

在结构的设计方面,可以采用风洞试验等手段,对悬索桥结构在风力作用下的响应进行研究,并根据试验结果进行结构设计的优化。

在施工工艺方面,可以采取加强材料、加固结构等措施,以提高悬索桥结构的抗风性能。

针对大跨径悬索桥成桥阶段的抗风措施,需要考虑结构的稳定性和安全性。

在这个阶段,悬索桥结构通常处于未完全固定的状态,如果受到大风的冲击,可能会引发结构的摇晃和振动,从而导致结构的破坏。

在成桥阶段,需要采取临时加固措施,以提高悬索桥结构的抗风性能。

除了上述的抗风措施之外,还需要对悬索桥的施工和成桥过程进行系统的监测和控制。

通过实时监测结构的变形和位移等参数,可以及时发现结构的异常情况,并采取相应的措施进行处理,以保证悬索桥工程的安全进行。

需要指出的是,对于大跨径悬索桥的施工及成桥阶段抗风措施的研究,还存在一些问题亟待解决。

如何有效地进行结构的抗风设计和施工工艺的改进,如何在成桥阶段确保结构的稳定性和安全性等。

需要加强相关研究工作,不断提高大跨径悬索桥工程的抗风性能,确保工程的安全可靠性。

某风景区人行悬索桥设计构思

某风景区人行悬索桥设计构思

纵横梁布置的形式。 桥 面系横梁采用工字钢 , 纵梁采用槽钢 , 桥面板 采用 1 4 5 x 5 0 m m防腐木板 ,桥面木板与纵梁之间用普通螺栓连接 ,
桥 面纵 向设 置预 拱 , 从跨 中 0 . 5米按 抛 物线 型 渐 变 。 2 . 4锚 碇 锚碗是主缆 的锚 固体 ,是主缆中的拉力 传递 给地基基础 的构 件。通常采用的有重力式锚旋和隧洞式锚碗。重力式锚锭依靠巨大 的自重来抵抗主缆的垂直分力 , 水平分力则由锚碗与地基之间的摩 阻力或嵌 固力来抵抗 。 隧洞式锚旋则是将主缆 中的拉力直接传递给 周 围的基岩 。根据桥址处的地质特点 , 两岸主缆均采用 预应力锚索 锚碇 , 通过连接装置将主缆与锚索连接 , 锚索锚在两侧的岩石上。 锚 索采用剪压式预应力成 品锚索 , 杆体采用无粘结环氧涂层低松弛钢 绞线 。 2 . 5 风缆 图 1桥 梁 立面 布置 图 ( c m ) 风缆系统主要是抵抗桥梁的横 向风荷载 , 保证桥梁的横 向风载 2 设 计理 念 稳定性。本桥位 于峡谷 口, 邻着水库 , 因而风载 比较大, 为了保证桥 2 . 1总体 设 计 梁 的横 向风 载 稳 定性 及 抗 风 能 力 , 同时 兼 顾 桥梁 的美 观 , 本 桥 在 桥 与大跨公路悬索桥相 比, 人行悬索桥的跨度要小得多 , 一般在 梁两侧下方各设 置一 组风缆 , 风缆采用空间曲线 , 曲线平面 内矢高 3 0 M到 1 2 0 M左 右 , 桥 面宽 度 也较 窄 , 一 般在 1 . 8 M 左右 , 加 劲 梁 高度 3 . 9米, 风缆两端锚 固在桥梁两端的岩石上 , 通过风缆拉索将风缆与  ̄t b ( h / l < 1 0 0 ) 或者 不设 加 劲 梁 , 因此 又 常简 称 为柔 性 吊桥 。 这种 桥 的 桥梁连接 , 在 弱风情况 下 , 风缆拉索基 本不受力 , 只有 在大风情况 特点是充分发挥高强度钢索受拉强度大的特点, 不需要特别高的桥 下 , 风缆拉索才会真正起到稳定桥梁的作用。 拉索采用镀锌钢丝绳 , 塔( 矢跨 比一般较小1 , 就可 以架设大跨径 的桥梁 , 桥面 系构造简单 、 风缆拉索 间距为 4 米, 风缆采用镀锌钢丝绳 , 直径为 3 2 m m, 风缆两 加工容 易、 耗钢量低 , 桥梁架设和维护方便、 桥型美观 , 但是桥梁 的 端 与预 应 力锚 杆 连接 。 刚度也较低 。 通过对桥址的勘察 , 结合风景区的特点 , 最终选择桥梁 3 结束 语 跨度 7 8 m的单跨悬索桥, 西侧设塔 , 东岸直接锚 固岩体 中, 桥面系采 人行悬索桥具有造型美观 , 工程造价低 , 施工方便等特点 , 能适 用柔性全漂浮体系 , 主跨跨径 7 8 米, 主缆矢 高 5 . 5米 , 矢跨 比为 1 / 应 山谷 、 河 谷 中 的跨 越能 力 , 在 现 代 的小 区 、 公 园及 风景 区越来 越 受 1 4 . 1 8 , 跨中主缆 中心至桥面高 1 . 8 5 米, 东岸主缆直接锚固于山体 , 欢迎。文章讨论了某人行悬索桥的总体设计及 局部构造细节设计 , 西 岸边 跨 长 3 . 0 2 米 。全 桥布 置 3 5 对 吊索 , 吊索 间 距 2 . 0 米 。采 用柔 文章所提及的垂跨比设计 、 主缆锚 固系统及风缆系统设计对于同类 性桥面系 , 桥面设置预拱 , 从跨中 0 . 5 米按抛物线型渐变 。主缆锚碇 桥 梁 的设 计有 一 定 的参 考 价值 。 参考 文 献 均采用岩体锚索 。 桥下两侧各设置一组风缆 , 风缆拉索间距为 4米 , 风缆采用空间曲线 , 曲线平面 内矢高 3 . 9米 , 分布在桥 梁两侧 , 用拉 【 1 】 人行悬索桥参数分析与优化设计【 D 1 . 杭 州: 浙江大学, 2 0 1 0 . 索钢丝绳连接横梁和风缆 , 抗风缆两端与预应力锚杆连接 。 『 2 1 某人 行 悬 索桥 的设 计 与构 思 『 Z 1 . 国防 交通 工 程与 技 术 , 2 0 0 3 [ 4 ] . 2 . 2 主缆 材料 【 3 ] 彭 大文 . 福 州 江心 公 园 悬 索桥 的 设 计 构 思 『 J ] . 福 州 大 学 学报 ( 自然 主缆又称大缆 , 通过塔顶鞍座悬挂在主塔上并锚固在两端锚固 科@ ̄) 1 9 9 6 , 2 4 ( 4 ) : 4 4 — 4 8 .

人行索道桥主索和抗风索的设计与计算

人行索道桥主索和抗风索的设计与计算

Ab s t r a c t : T h i s p a p e r t o s b f o r c a b l e wa y b id r g e a s a l l e x a mp l e , t h e c a b l e Байду номын сангаас l e n g t h , t h e i n i t i a l t e n s i o n a n d s a g ,
61 2 , n m一 6 ×1 9 ( 6 1 + I W R钢丝 绳 。
构 、锚碇等组成 。承重索是全桥的主要受力构件 ,
承重索类型有 :钢丝绳、钢绞线、平行钢丝束。抗
风索用来维持桥梁的横 向稳定 ,抗风索的材料 一般
采用钢丝绳 。本文 以某山区人行索道桥为例 ,介绍
人行索道桥主索和抗风索的计算方法。
3 计算参数及计算荷载
3 . 1 计算参数
作者 简介 :韩海峰 ( 1 9 7 9 一 ) ,男,辽 宁沈阳人 ,本科 ,工程师 , 从 事桥 梁设计工作 。
交 通 节 能 与环 保 I E n e r g y C o n s e r v a t i o n &E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n i n T r a n s p o r t a t i o n
he t c r o wd wi t h s t a t e t e n s i o n a n d s a g o f ma i n c a b l e , t h e s t r e n g t h i s c a l c u l a t e d b y a me ho t d t o c a l c u l a t e t h e

人行悬索桥颤振性能风洞试验及气动稳定措施

人行悬索桥颤振性能风洞试验及气动稳定措施
气动措施是设计阶段用以改善桥梁结构抗风稳定性的主 要形式,它通过改变桥梁构件的气动外形,促使桥梁构件周 边的绕流形式发生变化,从而提高桥梁的抗风稳定性能。常 用的气动措施包括增设风嘴、稳定板、抑流板、导流板和中 央开槽。阳逻长江大桥采用扁平钢箱梁,它通过增设风嘴提 高桥梁的颤振稳定性 ;明石海峡大桥、湖南矮寨大桥通过增 加中央稳定板方案保证桥梁的颤振稳定性 ;刘慈军等通过调 整按照不同方式透风的栏杆形式,明显提高了主梁的颤振稳 定性。
[关键词]公路养护 ;沥青路面 ;预防性养护技术 [中图分类号]TU 74 ;U 416.217 [文献标志码]B [文章编号]1001–523X(2021)11–0118–02
Preventive Maintenance Technology of Asphalt Pavement
[Keywords]highway maintenance ;asphalt pavement ;preventive maintenance technology
目前,很多工程企业过于关注前期的建设施工,缺乏对 后续养护管理的重视,使公路工程在投入使用后难以在正常
收稿日期 :2021–03–06 作者简介 :马 俊祥(1984—),男,甘肃金塔人,工程师,主要研究方向

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图4 不同气动稳定措施方案在–3°风攻角下的扭转位移对比
3 结束语 基于某大跨度人行悬索桥进行了颤振稳定性风洞试验研
究,结果表明,板式加劲梁人行悬索桥的颤振临界风速较低, 即使采用下拉抗风索方案也需要在设计中特别关注。初始设 计方案的颤振临界风速低于检验风速,不满足设计要求,通 过在梁底设置下中央稳定板方案可有效改善主桥的颤振稳定 性,使最不利状态的颤振临界风速提高 1 倍以上,可使设计方 案满足颤振稳定性检验的要求。

某大跨度悬索桥抗震、抗风技术研究

某大跨度悬索桥抗震、抗风技术研究

总第293期交 通 科 技Serial No.293 2019年第2期Transportation Science &Technology No.2Apr.2019DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2019.02.004收稿日期:2018-10-15某大跨度悬索桥抗震、抗风技术研究李 奇(中铁大桥勘测设计院集团有限公司 武汉 430056)摘 要 以某单跨838m的钢-混悬索桥为例,介绍了该大跨度悬索桥的抗震、抗风标准及采用的减震、抗风措施。

即通过在塔梁之间设置4套阻尼器,降低结构纵向地震位移响应;通过设置中央扣索,增加结构的反对称扭转频率;通过设置稳定板,提高结构颤振临界风速,并起到抑制涡振振幅的作用。

关键词 地震 风速 阻尼器 颤振 稳定板 桥梁在地震、风荷载下的安全性能一直是桥梁设计过程中的重要研究课题。

宜昌至喜长江大桥是重要的交通要道,为大跨度悬索桥,在工程减灾方面更需特别关注,因此,设计过程中对结构的抗震、抗风性能进行了专项研究[1],并提出了相应的技术措施。

1 工程概况宜昌至喜长江大桥上距葛洲坝2.7km,下距夷陵长江大桥4.9km,工程全长3 231m,按照双向6车道、行车速度60km/h设计,其中主桥采用单跨838m钢板结合梁悬索桥,桥式布置见图1。

图1 主桥桥式布置图(单位:m)主塔采用钢筋混凝土结构,塔高107m,主塔基础采用18根直径2.8m的钻孔桩。

主梁全宽33.2m,中心线处梁高3.02m。

钢梁由两侧的主梁通过横梁连接而组成。

混凝土桥面板全宽为25.0m,板厚0.22m[2],通过布置于钢主梁、钢横梁和小纵梁顶板上的剪力钉与钢梁结合后共同受力,主梁横断面布置见图2。

图2 主梁横断面图(单位:cm)2 工程环境2.1 地震至喜长江大桥所在的宜昌地区地震基本烈度为VI度,桥址区场地类别为II类,工程场地不同超越概率的地表水平加速度峰值[3]见表1。

表1 地震动参数表超越概率amax/g T1/s Tg/s100年63%0.042 3 0.1 0.40100年10%0.128 4 0.1 0.40100年3%0.192 5 0.1 0.402.2 风速桥址地面以上10m,频率为1/100的10min平均最大风速v10=24.1m/s,本桥所在位置较为开阔,为B类地貌,换算到桥面标高处的设计风速为30.2m/s。

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究大跨径悬索桥是一种特殊的桥梁结构,在施工期间和成桥阶段需要进行一系列的抗风措施研究,以确保桥梁的安全和稳定。

本文将对大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施进行研究,并提出相关建议。

1. 风场评估:在进行大跨径悬索桥施工前,需要对施工区域的风场进行评估。

通过风速和风向的实时监测,可以选择适合施工的时间和条件,减少风对施工的影响。

2. 悬索索塔设计:悬索桥的悬索索塔是承受悬索和桥面荷载的主要结构,需要进行合理的设计。

在考虑风荷载的情况下,悬索索塔的设计需要考虑风的影响,采取加固措施,确保其稳定性和安全性。

3. 施工设备固定:在施工过程中,需要使用吊车、起重机等大型设备进行吊装作业。

在风大的情况下,这些设备容易受到风的影响,影响施工的进行。

在施工前需要对这些设备进行固定,防止风对其的影响。

4. 施工进度安排:在制定施工计划时,需要考虑风的影响因素,合理安排施工进度。

在风速较大的情况下,可以暂停高空作业,待风速减小后再进行施工。

5. 安全防护设施:为了保障施工人员的安全,在施工现场需要设置安全防护设施。

对于高空作业人员,需要配备安全带等装备,防止风对其的影响。

1. 成桥阶段的抗风措施比施工阶段更为重要,因为大跨径悬索桥的结构稳定性和安全性对成桥环境的要求更高。

2. 成桥过程中需要采取的抗风措施包括:(1) 钢缆索塔固定:成桥过程中,悬索索塔的固定非常重要。

特别是在吊装悬索的过程中,需要对钢缆索塔进行加固,以抵抗风荷载对其的影响。

(2) 桥面荷载均衡:在成桥过程中,需要平衡桥面的荷载,以减小风对桥面的影响。

对桥面荷载进行调整和均衡,可以有效减小风的影响。

(3) 连接件固定:在成桥过程中,需要对各个连接件进行固定,防止其在风大的情况下产生位移或变形,影响整个桥梁的稳定性。

3. 成桥阶段的抗风措施需要经过详细的工程计算和实验验证,确保其有效性和可靠性。

在成桥过程中,需要对整个桥梁结构进行综合考虑和分析,针对风的影响因素进行相应的抗风措施设计。

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究近年来,随着我国经济的快速发展,大跨径悬索桥的建设逐渐增多,同时也增加了悬索桥建设中所面临的风险。

风是悬索桥施工及成桥阶段的主要风险因素之一,会对悬索桥的结构安全和施工进度产生极大影响。

因此,在大跨径悬索桥的施工及成桥阶段,必须采取相应措施预防和应对风险,确保悬索桥建设的顺利进行。

1、预测和监测风速在施工现场设置气象站,对风速进行实时监测,并根据气象预报来预测风力,确保在风力达到一定等级时采取相应措施,以保障施工安全。

2、加强钢丝绳固定钢丝绳是悬索桥的主要承载组件,其固定紧固牢固与否直接关系到悬索桥的结构安全。

在施工阶段,应加强钢丝绳的固定,采用双向拉力固定方式,避免钢丝绳因风力而松脱,从而保证悬索桥的结构稳定性。

3、加强施工安全监管钢丝绳的预应力施工是悬索桥施工的关键步骤,在预应力施工过程中,应加强安全措施,对钢丝绳的工作状态进行实时监测,确保钢丝绳的预应力施工过程安全可控。

4、钢缆拦挡绳的设置在施工现场设置一定数量的钢缆拦挡绳,以防止悬索索的“翻飞”现象,这样可以减轻大跨径悬索桥施工中的风险,避免步步惊心的情况。

5、加强插车操作插车作业是悬索桥施工过程中比较危险的环节之一,因此,在插车作业中,应加强对风力的监测和预测,并根据风力等级对施工人员进行安全教育,以降低插车作业风险。

同时,还应有专门的人员对插车进程进行监管,确保插车操作的安全进行。

针对大跨径悬索桥成桥阶段风险较高的情况,应加强气象预报和监测,对风速进行实时监测,确保在风力达到一定等级时采取相应措施,以避免悬索桥受到损坏和影响成桥时间。

3、加强悬索索的防折断措施在成桥阶段,悬索索会处于临界状态,非常易于发生断裂现象,因此必须采取防折断措施。

在成桥阶段,可采用加装悬索索挡板的方式进行防折断,避免风力将悬索索挡板吹动而影响成桥时间和安全性。

4、定期巡查和维修在大跨径悬索桥的成桥阶段,仍然需要进行定期巡查和维修工作,发现问题及时处理,以确保悬索桥长期稳定性和安全性。

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究大跨径悬索桥是一种大型跨海、河、峡等水体的大型跨度桥梁,在其施工及成桥阶段,受风力影响较大。

在悬索桥的设计与施工中,需要考虑并采取相应的抗风措施,以确保大跨径悬索桥的安全性和稳定性。

本文将重点探讨大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施研究。

一、大跨径悬索桥施工阶段的抗风措施研究1. 风险评估在大跨度悬索桥的施工前,需要进行全面的风险评估,包括对施工场地的风力状况进行详细的分析和评估,以确定施工中可能面临的风险,为制定合理的抗风措施提供依据。

2. 施工工艺调整针对大跨度悬索桥施工的特点,可以采取一些工艺调整措施,以减小风对施工造成的影响。

在施工现场悬挑钢梁时,可选择在风力较小的时间段进行,或者采取加固、增加支撑等措施,以确保施工的稳定性。

3. 安全防护设施在施工现场设置必要的安全防护设施,比如加固施工平台、加装抗风设施等,避免风力对施工人员和设备的影响,确保施工作业的安全进行。

二、大跨径悬索桥成桥阶段的抗风措施研究1. 成桥工艺优化针对大跨径悬索桥的成桥阶段,可以针对不同的成桥工艺优化抗风措施。

在主梁吊装过程中,可以选择在风力较小的时间段进行,精心安排吊装作业,减小风力对吊装过程的影响。

2. 风力监测系统在成桥阶段建立完善的风力监测系统,实时监测风力变化的情况,及时发现风力变化并做出相应的调整,以确保成桥作业的安全性。

3. 抗风设施设置在大跨径悬索桥成桥阶段,可设置一些抗风设施,比如加固支撑、增加加固材料使用量等,以应对可能出现的大风天气,确保成桥作业的持续进行。

三、大跨度悬索桥抗风措施研究的例子例1:香港青马大桥大跨度悬索桥施工阶段的抗风措施青马大桥是香港的一座重要桥梁,其大跨度悬索桥的施工阶段,面临着严峻的风力挑战。

为此,工程团队采取了一系列抗风措施,包括在施工前进行全面的风险评估、优化施工工艺、采用专业的风力监测系统、设置安全防护设施等措施,最终顺利完成了青马大桥的悬索桥部分的施工阶段。

双链柔式钢索悬索桥抗风性能研究

双链柔式钢索悬索桥抗风性能研究

双链柔式钢索悬索桥抗风性能研究悬索桥是一种被广泛应用于公路、铁路、河流等领域的特殊桥梁形式。

在悬索桥设计中,抗风性能是一个非常重要的考虑因素,因为悬索桥的桥梁结构本身相对较为轻盈,容易受风力的作用而发生形变甚至破坏。

为了增强悬索桥的抗风性能,目前有一种新型的悬索桥设计方案,双链柔式钢索悬索桥,本文将对其抗风性能进行研究。

首先,双链柔式钢索悬索桥采用双层悬链体系,增加了桥梁的承载能力和刚度。

当风力作用于桥梁时,双链柔式钢索悬索桥能更好地分散风力,减小桥梁的变形。

由于双层悬链体系的采用,悬索桥的主梁和悬索之间的连接更加牢固,可以有效地抵抗风力产生的剪切力和弯曲力。

另外,柔性钢索的支撑能够增加桥梁的稳定性,防止桥梁发生弯曲和摆动。

其次,双链柔式钢索悬索桥在设计过程中充分考虑了风荷载的影响。

通过风洞试验和数值模拟,可以获取悬索桥在不同风速下的风力响应。

在悬索桥设计中,可以采用合适的桥梁参数和结构配置,以减小桥梁的形变和应力集中,从而提高悬索桥的抗风性能。

最后,双链柔式钢索悬索桥采用了新型的材料和结构技术。

在桥梁的设计和施工中,可以采用高强度钢材和先进的焊接技术,增加桥梁的承载能力和抗风能力。

另外,对于柔性钢索的选择和布置也是关键,合理的柔性钢索配置可以减小桥梁的变形和应力集中,并提高悬索桥的抗风性能。

总之,双链柔式钢索悬索桥是一种具有良好抗风性能的悬索桥设计方案。

通过合适的桥梁参数和结构配置、风洞试验和数值模拟、材料和结构技术的改进等手段,可以进一步提高双链柔式钢索悬索桥的抗风能力。

随着悬索桥技术的不断进步,相信双链柔式钢索悬索桥将能在未来得到更广泛的应用。

悬索桥施工期抗风性能及控制研究进展

悬索桥施工期抗风性能及控制研究进展
(.Sho fCv n ier gH ri Isi t o eh o g , 0 9 Hari,hn; 2Sh lo ii ad H dalE gne n,ai 1 c olo ii E gnei ,abn ntue fT c nl y1 0 0, ebnC ia l n t o 5 .co fCvl n yru n er g l n i i D a
Ab ta t sr c:Fo h o g p n s s e so rd e u d r c n t to ,te fn l tu t r y tm s n tf r d r te ln -s a u p n in b g n e o s ucin h a sr cu a s se i o o me , i r i l

要: 大跨 径 悬索 桥 施工 期 尚未 形 成最 终 的 结构 体 系 , 态 结构 的刚 度较 小 , 风 作用下 的抗 风 安全 性 和 暂 强
舒适 性 已成 为影 响悬 索 桥 安全 顺 利 架设 的关 键 问题 。 针对 风 荷 载 的 特点 及大 跨 径 悬 索 桥 施工 期 暂 态结 构 的组 成, 分别 对风 荷 载的模 拟 问题 以及 桥塔 、 猫道 、 索 和加 劲 梁等 施 工期 暂 态结 构抗 风 性 能 及控 制 的 国 内外研 究 现 缆
U i rt eh ooyl6 2 D l nLa nn , hn ; 3 S ho o ii E gne n, i nj n nvri ,50 6 H ebnC ia nv s yo T c nlg,104, a a,ioigC ia . ol fCvl n er g l gi g U ie t 10 8 , ari,hn; ei f i c i i He o a sy )

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究1. 引言1.1 研究背景在建设大跨径悬索桥的过程中,抗风是一个关键的因素。

大跨度悬索桥一般高度较高,横跨距离较大,容易受到风力的影响。

风力对于悬索桥的施工和成桥阶段都会造成一定的影响,因此在整个建设过程中需要采取相应的抗风措施来确保施工和成桥的安全顺利进行。

当前,随着大跨径悬索桥建设工程的不断增多,对于抗风措施的研究也变得更加迫切和重要。

在悬索桥施工阶段,风力可能会影响吊索的安装和吊装工作,对施工人员和设备造成危险。

而在成桥阶段,风力对于悬索桥的结构稳定性和安全性都有着重要的影响,必须采取相应的措施来减轻风力对于桥梁的影响。

对于大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施研究具有重要的实际意义和现实价值。

通过深入研究和探讨,可以为大跨径悬索桥的建设提供科学的技术支持和指导,保障工程的安全进行和顺利完工。

【研究背景】1.2 研究目的本文旨在探讨大跨径悬索桥在施工及成桥阶段的抗风措施,特别关注在强风环境下如何保障悬索桥的安全性和稳定性。

具体研究目的包括:分析大跨径悬索桥施工阶段面临的风险,针对不同风速等级提出相应的防风措施;研究大跨径悬索桥在成桥阶段受风影响的特点,探讨有效的抗风设计方案和施工工艺,以确保悬索桥在各种气象条件下都能正常运行。

通过本文的研究,旨在为大跨径悬索桥的施工和成桥阶段提供科学的抗风措施,为悬索桥的建设和运营提供可靠的技术支持和保障。

1.3 研究意义研究大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施具有重要的实际意义。

随着大跨径悬索桥的建设规模和数量的增加,其受风影响的可能性也相应增加,因此研究其抗风措施对保障桥梁工程的安全稳定具有重要意义。

抗风措施的研究可以为类似工程提供经验和参考,促进相关技术的发展和推广。

优化抗风措施还可以有效减少桥梁工程的建设和维护成本,在一定程度上提高工程的经济效益和社会效益。

研究大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施具有重要的理论价值和实践意义。

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究大跨径悬索桥是一种具有较大桥跨的悬索桥,其主要特点是悬索线的长度较长,悬索线的跨度可以达到几百米甚至几千米。

大跨径悬索桥在施工和成桥阶段需要采取一系列的抗风措施,以确保施工和成桥的安全。

在施工阶段,对于大跨径悬索桥而言,风力是一个重要的影响因素。

在施工过程中,如果遇到强风天气,不仅会影响施工进度,还可能对施工人员和设备造成安全隐患。

在施工阶段需要采取一些抗风措施来降低风力对施工的影响。

在施工现场,应设置专门的气象监测装置来实时监测风速和风向。

一旦风速超过安全范围,就应及时采取相应的措施,如停工、撤离施工人员等,以确保人员和设备的安全。

对于大跨径悬索桥的主体结构,在施工阶段应做好风洞试验和风力计算分析,确定合理的结构形式和材料使用。

并且,在施工过程中要严格控制施工质量,以保证结构的稳定性和安全性。

在施工中还需要加强对悬索线的固定和支撑。

一般情况下,会在悬索线的两端设置支撑塔来增加悬索线的稳定性,同时也可以起到一定的阻挡风力的作用。

在成桥阶段,同样需要采取一系列的抗风措施来确保悬索桥的安全。

在悬索桥的主塔和主梁的施工过程中,要密切关注天气变化,一旦出现强风天气,立即采取相应的措施,如停工、加强安全检查等。

对于已经建成的大跨径悬索桥,还可以通过增加桥面的抗风措施来提高桥梁的整体稳定性。

比如可以在桥面上设置固定的护栏、屏障等结构物,以减少风力对桥面的作用。

在运营阶段,也需要对大跨径悬索桥进行定期检测和维护,确保桥梁的安全性。

比如定期检查悬索线的磨损程度,以及对悬索线的锈蚀情况进行处理等。

大跨径悬索桥在施工和成桥阶段需要采取一系列的抗风措施,以确保施工和成桥的安全。

这些抗风措施包括设置气象监测装置、进行风洞试验和风力计算分析、加强结构的固定和支撑、增加桥面的抗风措施等。

只有采取了这些措施,才能够有效地降低风力对大跨径悬索桥的影响,保证桥梁的安全性和稳定性。

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究【摘要】本文主要研究了大跨径悬索桥在施工和成桥阶段的抗风措施。

在施工阶段,通过合理设计施工工艺和使用专业设备,能够有效减少风对桥梁的影响,确保施工质量和安全。

在成桥阶段,针对悬索桥结构的独特性,需要考虑风荷载对桥梁的影响,采取相应的抗风措施,如增加加劲肋、提高悬索拉力等。

通过对不同阶段的抗风措施进行研究和实践,可以提高大跨径悬索桥的抗风性能和安全性,为未来类似工程提供参考和借鉴。

未来,可以进一步探索新的抗风技术和方法,不断提升大跨径悬索桥的抗风水平,推动桥梁工程的发展和进步。

【关键词】大跨径悬索桥、施工阶段、成桥阶段、抗风措施、研究、风力风荷、结构安全、工程建设、桥梁工程、风险管理、工程施工、建设阶段、实用性、可靠性。

1. 引言1.1 背景介绍风是大跨径悬索桥结构施工和成桥阶段最主要的外部荷载之一,风载荷的作用可能导致桥梁结构失稳和损坏,严重影响桥梁的安全性和稳定性。

研究大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施,对于保障桥梁工程的稳定性和安全性具有重要意义。

本文旨在探讨大跨径悬索桥施工和成桥阶段的抗风措施,为大跨径悬索桥工程的设计和施工提供参考。

1.2 研究目的研究目的主要是针对大跨径悬索桥在施工及成桥阶段所面临的抗风挑战,探讨并提出相应的解决方案和技术措施。

通过深入研究大跨径悬索桥在不同阶段的抗风措施,可以有效提高桥梁结构的抗风性能,降低施工和成桥期间因受风影响而带来的安全隐患和质量问题。

通过研究大跨径悬索桥抗风措施的有效性,还可以为今后类似桥梁工程提供借鉴和经验积累,并促进大型桥梁工程建设的技术创新和发展。

本研究旨在全面探讨大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施,并为未来类似工程提供技术支撑和指导。

2. 正文2.1 大跨径悬索桥施工阶段抗风措施研究为了有效应对风力对大跨径悬索桥施工的影响,我们需要制定相应的抗风措施。

在选址阶段就需要考虑当地的气候环境,评估风力对施工的影响。

某人行悬索桥抗风性能初步研究

某人行悬索桥抗风性能初步研究

建设标准化/C o n s t r u c t i o n S t a n d a r d i z a t i o n38(中南林业科技大学 土木工程学院,湖南 长沙 410004)摘要:为更好地抵御风荷载,文章基于Midas软件建立了某人行悬索桥的有限元模型。

研究表明:抗风缆能有效地限制人行悬索桥的侧向位移,显著提高桥梁各关键振型的频率。

关键词:人行悬索桥;抗风;动力特性某人行悬索桥抗风性能初步研究谢 娟随着旅游业的蓬勃发展,人行悬索桥广泛应用于各大景区,例如张家界玻璃桥、天蒙人行悬索桥等。

随着跨度增加、宽度变窄,桥梁抗风性能成为设计中的首要问题,已建工程中常设置抗风缆来抵抗风荷载。

靳帮虎研究了不同风速下施加抗风缆对结构位移与扭转角度的影响;方治华等进行了抗风缆对大跨度悬索桥抗风静力效果研究;魏志刚等研究了抗风缆对大跨度悬索桥颤振控制的有效性;何晗欣等分析了抗风缆对大跨度悬索桥动力特性的影响。

本文以某人行悬索桥为例,采用Midas软件对人行悬索桥抗风性能进行初步研究。

图1 某人行悬索桥结构布置图1 工程背景某人行悬索桥是一座双塔单跨人行悬索桥。

主跨195 m,桥宽2.5m(如图1所示)。

主缆矢跨比1/12,吊杆水平间距2 m。

主缆由7根直径为46 mm(6X19+IWR)的钢芯钢丝绳组成,锚碇采用重力式锚,加劲梁为纵横梁形式,桥面铺设钢化夹胶玻璃,桥塔为钢筋混凝土结构,基础采用刚性扩大基础。

2 动力计算模型本文采用midas civil软件建模(如图2所示)。

其中,主缆、吊杆、抗风主索、抗风拉索采用只受拉单元模拟;加劲梁与桥塔采用梁单元模拟。

桥塔根部和主缆锚碇处采用完全固结;桥塔顶端与主缆采用刚性连接;加劲梁端部释放顺桥向平动、绕横桥向转动。

利用特征值分析中的Lanczos法进行模态分析,得到主梁成桥状态下的结构动力特性见表1所示。

(1) 基本结构 (2) 基本结构+抗风缆图2 有限元模型表1 未设抗风缆方案结构前12阶自振特性阶次频率/ HZ振型描述10.1461一阶正对称侧弯20.2136一阶反对称竖弯30.2452一阶反对称侧弯40.2975一阶反对称竖弯50.3367二阶正对称侧弯60.3413一阶正对称竖弯70.3460一阶反对称扭转80.4296二阶反对称侧弯90.4331一阶正对称扭转100.4656一阶正对称竖弯110.5215三阶正对称侧弯120.5472二阶反对称竖弯3 人行悬索桥抗风初步分析3.1 基本风速根据《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01-2018),长沙市100年重现期的基本风速值为U10=28.2m/s。

山区人行悬索桥抗风稳定性技术措施

山区人行悬索桥抗风稳定性技术措施
1.1 垂跨比较小、拉索用量较大
为减少对周边环境破坏,景区悬索桥往往不会设置对景 区环境破坏较大的主塔,而仅设置锚碇进行拉索锚固。在兼顾 行人行走舒适性和拉索受力合理的情况下,其垂跨比一般在 2% ~ 6%,并且其刚度受拉索的拉力影响较大。因此,为了保 证人行悬索桥有足够的刚度来抵抗风荷载,与设置主塔的悬索 桥相比,在相同跨径下,其拉索用量也较大。
风对桥梁的动力作用则表现为颤振、涡振、驰振和抖振等动 态反应。其中颤振和驰振现象是桥梁在风场作用下产生的发散振 动 [2],它是由于桥梁本身振动而产生的,当风速持续增大,超过 临界值时,桥梁结构就会出现大位移变形,导致破坏。而涡振和 抖振现象是桥梁在风场作用下产生的限幅振动 [2]。限幅振动一般 是在风速较小的情况下发生的,桥梁结构的振幅变化不是很大。
3.2 主要抗风技术措施
架在横向荷载(主要为横向风荷载)作用下的侧向整体稳定。 抗风稳定索采用 4 根直径为 44 mm 的钢丝绳,通过“U”形扣 连接在钢桁架的下横梁上 3.2.4 采用护栏索增强抗风稳定性
护栏的设计也采用了对提高桥梁整体抗风能力非常有利 的护栏形式。护栏采用带 φ12.7 mm 不锈钢丝绳的简易护栏,每 侧设置 4 道钢丝绳,钢丝绳采用“U”形扣连接在护栏立柱上。 3.2.5 铺装采用透风性较好的钢格栅 + 塑木铺装组合
间的风荷载较为敏感。该文在阐述了山区人行悬索桥其风载响应的基本特点后,通过某景区人行悬索桥的案例分析,
总结了提高山区人行悬索桥抗风性能的几种实用技术措施,并进一步研究了加强相关设计理论的基础及设计方法。
关键词 :山区桥梁 ;人行悬索桥 ;抗风稳定性
中图分类号 :U448
文献标志码 :A
3 案例分析
3.1 项目概述

桥梁设计中的抗风性能优化与评估研究探讨

桥梁设计中的抗风性能优化与评估研究探讨

桥梁设计中的抗风性能优化与评估研究探讨在现代交通基础设施建设中,桥梁作为跨越江河湖海、山谷沟壑的重要结构,其安全性和稳定性至关重要。

而风作为一种常见的自然力量,对桥梁的影响不容忽视。

强风可能导致桥梁结构的振动、变形甚至破坏,因此在桥梁设计中,抗风性能的优化与评估成为了关键环节。

一、风对桥梁的作用风对桥梁的作用主要包括静力作用和动力作用。

静力作用是指风对桥梁结构产生的稳定压力和吸力,这会影响桥梁的承载能力和稳定性。

例如,在大跨度桥梁的主梁上,风的静力作用可能导致结构的弯曲和扭转。

动力作用则更为复杂,包括颤振、抖振和涡振等。

颤振是一种自激振动,当风速超过一定临界值时,桥梁结构可能发生发散性的振动,从而导致结构破坏。

抖振是由风的紊流成分引起的随机振动,虽然不会导致结构的立即破坏,但长期的抖振会引起结构的疲劳损伤。

涡振则是由于风绕流桥梁结构时产生的周期性漩涡脱落引起的有规律振动,虽然振幅通常较小,但在特定条件下也可能影响桥梁的使用性能和舒适性。

二、桥梁抗风性能的影响因素桥梁的抗风性能受到多种因素的影响。

首先是桥梁的外形和几何尺寸。

流线型的外形可以减小风的阻力和升力,从而降低风对桥梁的作用。

例如,斜拉桥和悬索桥的主梁通常采用扁平箱梁或桁架结构,以提高抗风性能。

其次是结构的刚度和质量分布。

较大的刚度可以减少结构在风作用下的变形,而合理的质量分布可以避免结构的共振现象。

桥梁的材料特性也会对抗风性能产生影响,高强度、轻质的材料有助于减轻结构自重,提高抗风能力。

此外,桥梁所处的地理位置和环境条件也是重要因素。

在风况复杂的地区,如沿海、山区或峡谷地带,桥梁面临的风荷载更为严峻,需要更加严格的抗风设计。

三、抗风性能的优化设计方法为了提高桥梁的抗风性能,在设计阶段可以采用多种优化方法。

一是通过风洞试验来模拟实际风环境,对桥梁模型进行测试和分析。

风洞试验可以准确地获取风对桥梁的作用力和结构的响应,为设计提供可靠的数据支持。

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某人行景观悬索桥抗风性能试验研究许福友,谭岩斌,张哲,陈国芳(大连理工大学土木水利学院,大连 116024)摘 要:通过全桥气弹模型试验对均匀和紊流场、3种风攻角宿迁黄河公园景观桥风振响应性能进行了研究;对风速高度变化修正系数的理论计算值与规范值作了对比,分析其偏差原因。

研究结果表明:地表越粗糙、高度越低,修正系数差值越大;40m高度以上两种结果非常吻合;黄河公园景观桥在三种攻角条件下,都未发现明显的涡激振动,且满足气动稳定要求;即使高风速条件下,抖振位移标准差也有可能高于平均值;均匀和紊流场中位移峰值因子及其比值分别主要分布在区间[2.5,4]和[0.8, 1.2]内;峰值因子与风场、风速、攻角之间基本不存在明确对应关系;本文研究结果对风振理论分析中峰值因子的合理取值提供很好参考。

关键词:人行景观桥;风洞试验;抖振;峰值因子中图分类号:U448.25 文献标识码:A 现代城市交通流量飞速增长,迫使城市交通实现立体化,为保证行人与车辆双方的交通流畅及安全,城市人行桥得到了迅速的发展。

人行桥不仅满足使用功能上的需要,还要向着体现以人为本的设计理念方向发展。

因此往往作为城市标志性建筑而存在。

采用钢材建造的斜拉桥和悬索桥,作为柔性轻逸结构更能给城市增添了活力和点缀,因此受到设计师和行人的青睐。

有些人行桥往往较窄,宽度在5m 左右即可满足通行能力,此时由于人行荷载或风荷载引起的桥梁振动问题可能比较严重,需要采取抑振和减振措施。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50708012)、高等学校博士点新教师基金(20070141073) 收稿日期:2008-07-122.0Pimentel [1]研究了来自人群行走时竖向荷载引起的人行桥振动,并根据设计要求对其进行评估。

伦敦千禧桥[2]在人行荷载作用下表现为保持平衡状态的竖向、侧向和扭转耦合滚动,被称为“Holland Rotation”(荷兰式滚动)。

Nakamura [3]通过现场实测研究了某人行悬索桥的侧向振动,为振动分析提供了第一手资料。

法永生[4]通过模拟人行随机荷载激励对人行桥进行了人致振动时程分析并对其舒适度进行了评价,给出可行的减振措施并预测减振效果;建立了适合于评估人行桥振动烦恼率的舒适度量化指标,提出了考虑人行桥竖向与侧向耦合振动时的综合评价方法。

孙利民教授[5]对人行桥人行激励竖向振动的国内外现有规范和标准进行了比较研究,并探讨了针对侧向人行激振的振动使用性设计方法。

在参考国外规范的基础上,建议确定竖向和侧向人行激振荷载的计算公式。

Flaga [6]通过理论分析研究了风荷载作用下某人行悬索桥的气动特性。

Tanaka [7]通过在某人行悬索桥跨中添加紧扣缆索与主梁的夹锁装置,可以大大减小跨中竖向挠度,提供颤振临界风速,且抑制了涡激振动。

国内外对人行桥进行风洞试验很少,李文勃[8]通过节段模型风洞试验研究了深港皇岗/落马洲人行斜拉桥抗风性能。

有关人行桥气弹模型风洞试验至今未见相关文献报道。

宿迁黄河公园景观桥为单跨105m 人行悬索桥,是宿迁城市标志性建筑。

虽然该桥跨度不大,但加劲梁采用钢桁架梁(图1)、高 图1主梁桁架断面 (单位:cm)1.4m 、宽4.8m ,结构既窄,又轻。

本文通过全桥气弹模型风洞试验对其涡振、抖振和颤振抗风性能进行研究。

1. 几种风速的确定徐州宿迁地区基本风速为25.6m/s [9]。

宿迁黄河公园景观桥桥位属于C 类风场,梯度风高度为400m ,风速剖面指数=α。

标准风场,即B 类风场梯度风高度为350m ,16.0=α。

桥面高出水面5m ,因此设计基准风速为:V =17.2m/s 。

而根据抗风规范22.016.)400/5(10/3506.25××=)(d [9]提供的C 类风场5m 高度处风速高度变化修正系数K 为0.86,即25.6×0.86=22 m/s 。

由此可见,两种结果差别非常明显。

主要原因如下:自然界风场被人为分为A 、B 、C 、D 四类,风速剖面指数是区分风场类型的一个重要指标。

每种风场的指数都是理想化的近似拟合参数,自然界中很难发现严格服从某类风速剖面的个例。

在接近地面的区域,某种风场类型实际风速剖面可能与其理想计算结果相差很远,有时计算结果可能会低于实际风速,此时如果采用硬套计算公式结果就会使抗风设计偏于危险。

因此为了安全考虑,在接近地面较低区域修正系数取值比公式计算值偏高,根据大量统计数据获得。

图2为四类风场风速高度变化修正系数与高度的关系曲线图。

KZ (m)KZ (m)(a) (b)图2 风速高度变化修正系数图由图2(a)可知:在低于梯度风高度区域,相同高度A 、B 、C 、D 四类风场风速高度变化修正系数依次降低,换言之,四类风场相同高度风速依次降低,达到各自梯度风高度处,修正系数都达到1.77。

图2(b)给出了40m 高度范围内四类风场风速高度变化修正系数理论计算值和规范[9]提供值。

由此可见:A 类风场两种值吻合很好;B 类风场在5m 高度处,两种值相差较大,10m 高度以上基本吻合;C 类风场在10m 高度范围内,两种值相差较大,15m 高度以上基本吻合;C 类风场在40m 高度范围内,两种值相差很大,40m 高度以上基本吻合。

该桥主跨长105m ,按C 类场地计算、考虑风速脉动影响及水平相关特性的无量纲修正系数f μ=1.43,同时还需考虑风洞试验误差及设计、施工中不确定因素的综合安全系数K =1.2。

则成桥状态的颤振检验风速:8.372243.12.1=××==d f cr V K V μm/s2.全桥气弹模型设计、制作和调试2.1 结构动力特性计算采用ANSYS 有限元程序,对宿迁黄河公园景观桥成桥状态进行了空间结构动力特性计算。

结构约束条件为:桥塔与承台底面完全固结,主梁与桥塔一端采用固定铰支座联结,另一端采用滑动铰支座联结。

主梁桁架、桥塔塔柱和横梁、采用BEAM4单元模拟,主缆和吊杆采用LINK10单元模拟,节点板、桥面铺装、栏杆、鞍座采用MASS21单元模拟。

风洞试验关心的实桥几阶模态频率列于表1。

模型缩尺比为1:40,对应风速比和频率比分别为1:6.32和6.32:1。

表1 模态参数振型特点 实桥频率(Hz ) 模型目标 频率(Hz ) 模型实际 频率(Hz ) 误差(%)阻尼比(%) 一阶对称竖弯0.912 5.768 5.88 1.9 1.86 一阶对称侧弯0.948 5.996 6.43 7.2 1.25 一阶反对称竖弯 1.030 6.514 6.26 -3.9 2.42 一阶对称扭转2.120 13.41 13.27 -1.00.662.2 桥梁构件模拟主缆模拟应考虑质量、气动阻力和轴向拉伸刚度相似要求。

实桥主缆横断面为圆形,气动阻力与雷诺数有关。

采用弹簧及直径φ=0.3mm 的高强钢丝模拟主缆拉伸刚度,用直径为6mm 的铝棒串于钢丝上来满足主缆质量及作用于主缆上的气动阻力的相似。

实桥主缆阻力系数采用0.8,模型主缆钢丝和铝棒阻力系数采用1.2。

主桁采用铝条模拟桁架刚度,采用ABS 板雕刻桁架构件模拟主桁外形。

选用铝合金材料制作脊骨梁,其横向、竖向弯曲刚度以及扭转刚度应模拟主桁对应刚度。

计算思路如下:首先建立实际结构有限元分析模型,计算得到主要基频(一阶侧弯、竖弯和扭转频率);然后考虑主梁外衣、桥面铺装、栏杆和配重质量要求,选用合适铝合金梁面积,严格根据结构实际质量和质量分布另加质点单元,建立等效梁有限元模型,以两种模型振动频率尽可能逼近为目标,试算得到合适的铝合金梁尺寸。

主桁外衣选用2mm 厚ABS 板雕刻拼装制作,采用强力胶将其固定在脊骨梁上。

桥面铺装选用9段0.5mm 厚ABS 板模拟制作,相邻两段留有2mm 宽缝隙,以避免相邻外衣发生相互摩擦和碰撞。

桥塔塔柱和横梁采用有机玻璃作为刚性骨架,以模拟刚度,外套有机玻璃外衣,以模拟外形,外衣与刚性骨架采用单点连接,以避免外衣刚度的参与,配重采用钢块。

本桥桥面较低,离地(水)面仅5m,换算到模型只有12.5cm。

本试验给桥塔添加了高度为16cm 的刚性底座。

这样模型桥面离风洞底距离接近30cm,更利于风场模拟。

桥塔安装到底座后,对其沿桥轴向弯曲、横桥向弯曲及扭转频率进行了测试,与目标偏差都在5%以内。

2.3 模态调试模型安装完成后,首先对其进行模态调试,一般而言,由于质量分布、刚度分布和阻尼分布的随机性和难定性,因此制作安装气弹模型很难一次成功,此时需要通过一些有效措施对其进行多次调试优化。

主要手段包括:1)调整配重分布位置;2)调整主缆弹簧刚度;3)调整拉索的拉力;4)调整阻尼器的相关参数及其位置;5)调整边界约束条件。

调试最终主梁一阶对称竖弯、侧弯、扭转和一阶反对称竖弯振动频率目标值、实测值、相对误差、模态阻尼比列于表1。

由此可见,主梁一阶对称竖弯和扭转振动频率实测值与目标值相对较为接近,同时这两阶振型也是对颤振性能影响最为显著的振型。

实桥采用混凝土桥塔,主梁为钢桁架,桥面铺装为木板,其低阶模态阻尼比约为1%。

除一阶对称扭转阻尼比低于1%外,其它模态阻尼比均高于1%,本文抖振位移响应测试结果根据相关了理论进行修正。

3. 全桥气弹模型风洞试验3.1 边界层流场模拟由于缺乏该桥桥址处的实测风场资料,根据该桥周边环境,本试验风速剖面指数22.0=α、桥面高度处紊流强度I u =20%定为风场模拟的目标。

风洞中大气边界层流场的模拟采用传统的尖塔加粗糙元法。

图3和图4分别给出了模拟的风速剖面及其相应的紊流强度分布。

高度 Z (c m )风速 U (m/s)高度 Z (c m )紊流强度 Iu(%)图3 模拟风场速度剖面 图4 模拟风场紊流强度剖面由此可见,实际风速剖面与目标非常接近,尤其在高度为20~50cm ,对应实桥2~14m 高度范围内模拟效果非常理想。

紊流强度约为18%,略低于目标值。

3.2 攻角发生装置全桥气弹模型风洞试验,往往要完成带风攻角试验工况。

对于斜拉桥,可以保持风洞风向不变,将模型向来流方向或反方向调到某种倾斜角度(如±3º)实现攻角。

而对于悬索桥,不宜于采用这种方式,否则,主缆、主梁悬吊系统非对称性会变得非常明显。

本试验设置了导风坡板倾斜角度分别为+3°和+5°的攻角发生装置(图5为+5°倾斜角情况),该装置在桥面高度处形成攻角范围约为2°~4°。

本文所指攻角均为导风坡板倾斜角,不是实际的风攻角。

图6为紊流场中带攻角的全桥气弹模型。

图5 模拟风迎角的装置图6 紊流场带攻角气弹模型 图 7均匀流场气弹模型3.3 风洞试验概况本试验风致振动位移响应采用日本松下电工激光位移计观测。

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