大跨径悬索桥颤振稳定性的参数研究

颤振稳定性已成为影响和控制大跨径悬索桥设计的一个重要问题。运用大跨径桥梁三维非线性颤振分析方法，以润扬长江大桥为背景，对一些设计参数，如桥跨布置、矢跨比、边主跨比、加劲梁的高度和恒载集度等，进行了颤振的参数分析，并指出了影响大跨径悬索桥颤振稳定性的主要设计参数。     

四千米级悬索桥新型结构体系研究

悬索桥是目前跨越能力最大的桥型。随着跨径的进一步增大，其结构动力刚度将不断下降，导致结构抗风能力降低。研发满足结构受力以及抗风稳定性要求的加劲梁断面形式和新型悬索桥结构体系是四千米级悬索桥设计和建造的关键控制因素。为此，首先对采用层流抑振风嘴(V形风嘴、Y形风嘴)和新型紊流制振风嘴的钢箱梁断面开展了节段模型风洞试验，探讨了常规平面缆悬索桥的极限跨径；通过建立全桥三维杆系有限元模型，计算总结了结构扭转基频随跨径的变化规律，并研究了主缆矢跨比、主缆空间化、设置抗扭辅助索等措施对结构扭频的提升效果，提出推荐的新型悬索桥结构体系；最后基于已有结论对四千米级悬索桥进行概念设计。研究结果表明：根据“紊流制振”理论设计的新型加劲梁断面，在保证颤振检验风速80 m·s^-1以上时可以使常规悬索桥跨径达到2 700 m;通过在主缆间设置抗扭索是一种较容易实现的提升大跨度悬索桥动力刚度的措施，此举可以使结构扭频提高47.5%;采用紊流制振风嘴钢箱梁断面及新型悬索桥结构体系的悬索桥，在保证颤振临界风速80 m·s^-1的情况下主跨跨径可达4 000 m;通过增加抗风缆...     

大跨度铁路悬索桥纵向位移特征及纵向支承要求

为研究大跨度铁路悬索桥合理的纵向支承体系,从理论上分析大跨度悬索桥的刚度特性及大跨度铁路悬索桥的纵向位移特征,并以某主跨1 060m上承式钢桁梁铁路悬索桥为例,分析大跨度铁路悬索桥在列车荷载作用下的梁端纵向位移特征,研究不同纵向支承体系对悬索桥加劲梁梁端纵向位移及速度的影响,最后给出大跨度铁路悬索桥纵向支承设计的要求。结果表明:竖向荷载作用下,结构产生显著纵向位移,是悬索桥的基本结构特征;竖向荷载作用在悬索桥加劲梁上不同位置时,加劲梁梁端纵向位移差别大;铁路列车作为快速移动荷载,具有规则、连续的特征,从而导致铁路悬索桥梁端频繁快速活动,此为梁端伸缩装置、支座、吊索耐久性的控制性因素。     

结构变形效应对大跨径悬索桥颤振的影响研究

大跨径悬索桥对风的作用非常敏感，桥梁在风荷载的作用下将产生重大变形。由变形引起的结构动力特性以及空气力的非线性变化效应将会对大跨径悬索桥的颤振产生不容忽视的影响。基于结构的变形后状态，充分考虑结构变形引起的非线性效应，建立了大跨径桥梁颤振分析的三维非线性方法及其计算程序。结合某悬索桥进行了颤振分析和研究，并揭示了结构变形产生的非线性效应对大跨径悬索桥颤振影响的程度和机理。     

提高广州珠江黄埔大桥悬索桥颤振临界风速的研究

改善抗风稳定性能是大跨度悬索桥设计和建造中的一个重要课题。由初步设计与施工图设计阶段模型试验的结果对比可知,调整结构的气动外形和整体刚度,能改善广州珠江黄埔大桥悬索桥的颤振稳定性能。     

大跨度悬索桥施工阶段颤振稳定性研究

运用大跨度桥梁三维非线性颤振分析方法，对宜昌长江大进行了施工阶段加劲梁对称和非对称架设情况的颤振分析，探讨了施工阶段悬索桥颤振稳定性的变化规律、不同施工方法以及非线性因素对施工阶段县索桥颤振稳定性的影响。     

大跨度人行悬索桥颤振控制措施研究

为了解不同气动措施对人行悬索桥颤振稳定性的影响,以某460 m主跨人行悬索桥为例,通过节段模型风洞试验研究了稳定板、改变护栏透风率、增大主梁透风率等气动措施对颤振稳定性的影响.结果表明:1)增大主梁透风率能提高颤振稳定性能;2)封闭人行道护栏能起到类似上稳定板的作用,在模型背风侧添加稳定板能更好地抑制此攻角颤振发生,合...     

静风效应和架设方法对悬索桥施工过程颤振稳定性的影响研究

悬索桥在施工过程的结构刚度比较小,空气静力作用产生的非线性效应以及桥面主梁架设方法都将对悬索桥施工过程的颤振稳定性产生重要的影响。运用大跨度桥梁颤振分析的三维非线性方法,分析宜昌长江大桥采用不同主梁架设方法时的颤振稳定性变化趋势,并探讨静风效应和主梁架设方法对悬索桥施工过程颤振稳定性影响的程度、机理和规律。     

迪辛格(Dischinger)型对超长桥梁的适用性

以中心跨径2500m的迪辛格型斜拉悬索桥的试设计为演示，其中悬吊部分长度比是一个变数。建立了3座斜拉悬索桥模型和1座悬索桥模型。从试设计获得上部结构用钢的重量看，在考虑了下部结构尺寸后斜拉悬索超过了悬索桥，此外，对所有的体系都作了曲屈稳定手耦合颤振分析。结果发现，斜拉悬索桥在曲屈问题上是足够的，而且临界风速也高于悬索桥，因此，作者认为迪辛格型的斜拉悬索桥作为超长跨径桥梁与悬索桥比是不相上下的。     

大跨窄悬索桥抗风措施及其优化研究

在介绍新疆赛吾迭格尔桥梁为工程背景的基础上,提高了悬索桥颤振临界风速的各类抗风措施,研究了适合大跨窄悬索桥的抗风稳定性设计,并对所采取的结构措施进行了优化,确定了综合抗风措施。通过进行节段模型风洞试验和全模态颤振分析,结果表明通过采用抗风缆、中央扣、桥面栏杆参与主梁刚度等结构抗风措施可明显提高大跨窄悬索桥的加劲梁刚度和扭转基频,可明显提高大跨窄钢桁架悬索桥的颤振临界风速。研究表明,桥梁抗风措施的选择,首先要考虑适合该桥使用功能,符合建桥的经济条件,同时参考相关桥型的抗风设计经验,确定初步抗风措施,接着进行动力特性分析,优化所选方案,最后通过风洞试验确定该抗风措施的有效性。     

大跨窄面悬索桥抖振时域精细化分析

以主跨278 m,桥面宽4 m的钢桁架加劲梁窄面悬索桥为工程背景,对大跨窄面悬索桥的风致抖振响应进行了有限元仿真模拟分析,并对可能影响桥梁抖振响应的几个关键的影响因素进行了分析,研究了大跨窄面悬索桥的抖振响应特点,得出结论:对于大跨窄面悬索桥结构,在动力时程分析过程中考虑大变形效应,结构主梁的抖振响应脉动幅值均变小,且...     

大跨度双链式悬索桥受力特性影响因素研究

为探索理想的大跨度双链式悬索桥布置形式,以某在建过江通道主桥(主跨1760 m的单跨简支钢箱梁悬索桥,加劲梁采用扁平流线型钢箱梁,梁宽31.5 m,梁高4.0 m)为工程背景,利用大跨度悬索桥几何非线性计算软件SNAS建立有限元模型,分析不同恒载分配系数μ和矢跨比λ对结构受力特性的影响。结果表明:随着μ减小,结构竖向非对称刚度提高,但主缆最大拉力增大;随着λ减小,结构竖向刚度提高,但塔底纵向弯矩与主缆最大拉力增大;当μ=0.3且λ=1/9.0对应的大跨度双链式悬索桥布置形式较优,结构具有较好的抵抗对称及非对称活载的竖向变形能力,且颤振临界风速最大。     

大跨径悬带桥颤振特性研究

借助一种三维颤振分析方法,分析一座主跨618 m悬带桥的三维颤振性能,并与相同跨径的悬索桥进行对比,进一步探讨悬带桥的多模态参与效应、侧向自激力效应及节段模型试验的模态选取等问题;同时还对悬带桥进行多种组合下的两模态二维颤振分析及节段模型风洞试验。研究结果表明：与悬索桥的扭转模态颤振驱动机制不同,悬带桥的颤振由侧向-扭转耦合模态分支驱动,具有更低的颤振临界风速;悬带桥的颤振形态表现为侧向、竖向和扭转方向耦合振动,侧向自激力对颤振临界风速的影响较小;侧弯-扭转耦合模态及竖弯模态的模态组合具有最低的颤振临界风速,二维颤振分析结果与三维颤振分析结果基本一致,说明其多模态参与效应不明显,由此可见三维颤振分析及节段模型中模态合理选取的重要性。研究结果可为其他新颖体系大跨径桥梁的颤振研究提供参考。     

轻型悬索桥的调查与分析

轻型悬索桥在我国的河谷山涧地区以及城市人行桥中应用较广泛,但对其结构设计特点尚未有较系统的总结.文中在大量收集国内已建轻型悬索桥资料的基础上,从桥跨、加劲梁以及主索等方面分析总结其设计特点,包括轻型悬索桥的适用跨径、桥跨布置特点,加劲梁的截面形式、高跨比,主索材料、垂跨比和锚圆形式等.     

特大跨径桁架加劲梁桥颤振稳定性气动优化措施风洞试验研究

以某特大跨径桁架加劲梁悬索桥为例,利用节段模型风洞试验,探讨研究桥面板中央开槽孔、加裙板、气动翼扳等各种气动控制措施对颤振临界风速的影响。试验结果表明,桥面板中央开槽、设置裙板、气动翼板都能够使桁架加劲梁桥颤振稳定性得到改善,但是都不能使各个攻角下的颤振临界风速都有所提高。气动翼板和桥面板中央开槽组合气动措施,且气动翼板的安装位置在桁架加劲梁弦杆,是最优化气动措施组合,可为类似大跨度桁架加劲梁桥抗风设计做参考。     

大跨径斜拉桥空气动力稳定性的参数研究

运用多模态颤振的有限元分析方法，分别从边主跨比、塔高与主跨的比值、桥塔型式以及边跨辅助墩的设置等参数着手，对主跨500m的荆沙长江大桥进行了空气动力稳定性的参数分析，并给出了影响大跨径斜拉桥空气动力稳定性的主要参数。     

三汊矶大桥颤振稳定性的风洞试验与研究

长沙三汊矶湘江大桥为5跨连续双塔自锚式悬索桥，主跨328m。该桥设计新颖，结构特殊，湖南大学风工程试验研究中心对其进行了详细的抗风性能研究。介绍了该桥的设计基本情况、三汊矶大桥节段模型和全桥模型风洞试验情况。抗风研究表明，三汊矶大桥在成桥运营阶段具备足够的颤振稳定性。     

提高CFRP缆索悬索桥抗风稳定性的结构措施研究

为研究大跨度CFRP缆索悬索桥在设计风速下的抗风稳定性,对抗风设计规范中临界风速和颤振稳定系数计算公式进行整理,发现提高悬索桥的竖向弯曲基频和扭转基频可以提高桥梁的抗风稳定性。以日本明石海峡大桥为背景探索性设计了主跨2 000m的CFRP缆索悬索桥和钢缆索悬索桥,分别计算了采用2种材料、3种吊索方案(交叉吊索、空间缆索、索桁)的不同桥梁的动力特性。经对比分析得出以下结论:综合交叉索方案可以显著提高对称和反对称扭转振动频率;空间缆索方案扭转频率提高不显著且施工困难;索桁方案各个方向振动频率均得到提高,但材料用量大,施工工艺复杂;采用CFRP缆索有利于提高悬索桥的抗风稳定性。