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...     

人行悬索桥抗风性能改善措施研究

为解决人行悬索桥桥窄、刚度较小,抗风稳定性往往难以满足抗风规范要求的问题,以国内某人行悬索桥为研究对象,针对其静、动力抗风稳定性均不满足要求的现象,参考日本九重夢人行悬索桥抗风性能改善措施,通过数值计算和风洞试验研究了不同措施提高人行悬索桥抗风性能的效果,总结了人行悬索桥各种可行的抗风性能改善措施,提高了国内某人行悬索桥的抗风性能。研究结果表明:选用45°抗风缆、一联中央扣、降低矢跨比、加密桥面栏杆、设置中央稳定板等几种抗风措施可以提高人行悬索桥的抗风性能。     

大跨度悬索桥的颤振稳定性研究

颤振稳定性是大跨度悬索桥设计中倍受关注的重要问题。运用大跨度桥梁的三维非线性颤振分析方法,以润扬长江大桥为背景,对影响悬索桥颤振稳定性的一些设计参数如桥跨布置、矢跨比、边主跨比、加劲梁的高度、恒载集度及其支承体系等进行了分析,指出了影响大跨度悬索桥颤振稳定性的主要设计参数,并探讨了具有良好抗风性能的大跨度悬索桥合理结构体系。     

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。     

提高大跨度人行悬索桥抗风稳定性措施的效果分析

为研究各类抗风措施对提高大跨度人行悬索桥抗风稳定性的贡献,以某主跨430m的人行单跨悬吊地锚式悬索桥为背景,利用杆系有限元程序建立模型,对基本结构以及采用空间缆、增大梁重、拓宽梁端桥面、设置抗风缆等措施下,人行悬索桥的动力特性及抗风稳定性进行了分析。结果显示:颤振临界风速是人行悬索桥的设计控制风速;拓宽加劲梁梁端宽度,基本不能提高结构抗风稳定性;同时增大梁段重量150%和设置抗风缆对抗风稳定性的提升效果较好,均可达到30%以上;设置抗风缆后,明显提高了结构的竖弯基频和扭转基频,但也增加了养护和维修成本,影响桥下空间利用。     

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。     

泸定大渡河兴康特大桥施工阶段抗风性能试验研究

为分析泸定大渡河兴康特大桥在施工过程中的抗风性能,本文通过风洞试验开展了相应的研究,确保了结构施工态的抗风稳定性。首先,对该悬索桥在施工过程中的各个阶段进行了ANSYS模拟,并通过理论公式估算了结构的颤振临界风速,分别按照正对称、反对称扭弯组合确定了施工过程中的最不利阶段。然后,基于前期分析结果进一步设计了节段模型试验,对该悬索桥施工过程中的涡激性能和颤振性能进行了测试。研究结果表明,干热河谷深大峡谷地区的来流风往往具有较大的攻角,这时,在吊装钢桁梁的过程中暂不进行桥面系施工可以极大的减小结构对风的阻碍,提高结构自身的抗风稳定性。     

某大跨度悬索桥抗震、抗风技术研究

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。     

深中通道伶仃洋大桥(主跨1 666 m)抗风性能研究

伶仃洋大桥（主跨1 666 m）为深中通道的主通航孔桥，位于典型的强台风气候区，易受台风主导的极端天气影响，桥面高度处的设计基准风速高达58.6 m·s^-1，桥梁的抗风设计面临极大挑战。介绍该桥从初步设计阶段到施工图设计阶段的抗风性能研究过程，包含初步设计阶段采用节段模型风洞试验实施的多方案结构比选和施工图设计阶段通过全桥气弹模型和节段模型风洞试验优化主梁气动措施两方面内容。通过整个抗风设计流程，最终确定了结构体系、主梁形式及梁高、中央稳定板高度、栏杆透风率和检修轨道位置等综合抗风措施，在保证抗风安全的同时提高了工程经济性。对于本工程代表的超大跨度悬索桥，以多种气动和结构措施综合提升桥梁的抗风稳定性，突破了颤振设计的认识瓶颈，成功地沿用了整体式流线箱形加劲梁，回归到桥梁设计及建造兼顾经济和安全的发展本源，对于采用整体箱梁的大跨度悬索桥极限跨径的应用具有重要的示范意义。     

南京仙新路过江通道主桥抗风性能风洞试验研究

仙新路过江通道主桥为跨径布置(580+1 760+580) m的悬索桥，桥塔高267 m,加劲梁采用整体式闭口钢箱梁。为研究该桥运营阶段抗风性能，通过1∶50缩尺比加劲梁节段模型风洞试验分析大桥的驰振性能及提高大桥颤振性能的气动措施；通过1∶140缩尺比全桥气弹模型风洞试验，验证大桥的颤振、静风稳定性，并研究桥梁的抖振响应。结果表明：该桥在常遇风攻角范围内(-3°～+3°)不具备发生驰振的必要条件，加劲梁断面具有良好的驰振稳定性；加劲梁原始断面的颤振稳定性不满足规范要求，在中央防撞护栏间增设0.67 m高中央稳定板后，颤振临界风速高于颤振检验风速并具有一定的富余量；采用优化措施后，大桥具备良好的静风与颤振稳定性，加劲梁、桥塔在设计风速下各测点抖振响应值较小且均未发生不稳定振动或发散性振动。     

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。     

峡谷底斜拉桥抗风性能改善试验研究

采用节段模型风洞试验的方法对某峡谷底斜拉桥---西藏迫龙沟斜拉桥的抗风性能进行了改善研究。首先,借助于地形风洞试验结果获得了桥位处风攻角和风偏角大小,并确定了大桥颤振检验风速和颤振试验的风攻角范围;然后,考察了大桥原方案的颤振稳定性并通过气动措施改善了原方案的颤振性能;最后检验了施加气动措施前后大桥涡激共振特性。研究结果表明：峡谷底大跨度桥梁的设计基准高度可参照桥面高度确定,但有必要进行地形试验确定桥位处风攻角和风偏角的实际情况;迫龙沟大桥颤振稳定性出现了＆#177;3＆#176;和0＆#176;风攻角下满足要求而5＆#176;风攻角下不满足要求的现象,因此峡谷底大跨度桥梁颤振稳定性检验只进行《规范》建议的风攻角试验可能存在安全隐患;颤振性能改善措施选取时,应考虑斜风的不利影响,确保大桥有足够的颤振稳定性安全储备。     

宜宾长江大桥斜拉桥的抗风性能分析

对宜宾长江大桥施工状态和成桥状态的动力特性进行了计算,分析了主梁的三分力系数取值,验算了桥梁的颤振稳定性和静力稳定性,结果表明,无论在施工阶段的最大双悬臂状态或最大单悬臂状态,还是在成桥状态,抗风稳定性均十分安全,不会发生静力扭转发散失稳。建议对斜拉索采取减振措施,可在设置内置橡胶圈阻尼器的基础上,再增设磁流变液阻尼器。     

大沽河航道桥全桥气弹模型风洞试验研究

青岛海湾大桥大沽河航道桥为主跨260 m的独塔自锚式分离双箱梁悬索桥,运用ANSYS软件对成桥状态及施工状态进行动力特性分析,并依托全桥气弹模型风洞试验,采用1∶118的几何缩尺比进行成桥状态和施工状态的颤振及抖振试验,测定颤振临界风速及抖振响应,据此分析评估该桥的抗风性能。风洞试验结果表明,该桥具有较好的颤振稳定性。     

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。     

吊拉组合体系桥的抗风稳定性分析

吊拉组合体系桥是由悬索桥和斜拉桥发展而来的一种新型缆索支承桥梁,它综合和克服了两种体系的优点和缺点,具有较强的跨越能力。以1400 m主跨的吊拉组合体系桥、悬索桥和斜拉桥设计方案为例,采用三维非线性抗风分析方法,进行了空气静力和动力稳定性的分析和比较,并从抗风稳定性角度探讨了吊拉组合体系桥在超大跨径桥梁中应用的可能性。     

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。