泰州大桥的桥区风场特性及抗风稳定性研究

泰州长江公路大桥采用三塔两跨悬索桥方案,因为桥梁结构轻柔,大桥抗风问题一直是桥梁设计者们所关注的重点。本文针对泰州长江公路大桥在抗风设计方面的难点与特点,根据泰州大桥桥区的风观测成果,探讨了桥区的风场特性,在此基础上提出桥区的设计风速,研究了三塔悬索桥的抗风性能,包括三塔悬索桥的动力特性、加劲梁断面的静力稳定性、颤振稳定性以及涡激共振等。     

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。     

窄悬索桥加劲梁选型

清江特大桥主桥为420m单跨双铰悬索桥，主缆中心距离13．3m，宽跨比仅为1／31．6，桥位处基本风速31m/s，桥梁抗风性能成为设计中重要控制因素。初步设计阶段分别拟定混凝土板式结构、钢混叠合板式结构、钢箱梁、钢桁架4种加劲梁型式，对各种加劲梁型式分别进行了抗风颤振稳定性、桥梁竖向刚度、施工便利性、综合造价等方面比较，从而得出合理的加劲梁型式。     

庙嘴长江大桥大江桥颤振稳定性分析研究

为了解大跨度钢-混凝土结合梁悬索桥的抗风性能,以庙嘴长江大桥大江桥(主跨838m的悬索桥,加劲梁为钢-混凝土结合梁)为背景进行颤振稳定性研究。对该桥进行1∶50的缩尺节段模型颤振稳定性试验,根据试验结果进行气动优化措施分析,采取了在加劲梁断面增加2道1/4下稳定板的措施;针对优化后的加劲梁,进行1∶118的全桥缩尺模型风洞试验,并采用有限元软件ANSYS建立全桥三维有限元模型,进行了施工状态及成桥状态下的颤振分析。结果表明:在加劲梁断面增加2道1/4下稳定板后,提高了桥梁的颤振稳定性能;在-3°、0°和+3°风攻角作用下,该桥在施工状态和成桥状态下的颤振临界风速均大于检验风速,颤振稳定性能满足规范要求,较好地改善了桥梁的抗风性能。     

土耳其恰纳卡莱大桥方案设计

土耳其恰纳卡莱大桥主桥采用主跨2 023m的两塔三跨悬索桥方案,为解决该超长悬索桥所面对的强震、大风、地质差,以及工期紧等技术难题,设计提出了加劲梁采用分离式钢箱梁以提高结构抗风稳定性,桥塔选用钢塔以减小地震响应,桥塔基础采用抗震性能好的混凝土沉箱基础,锚碇基础采用"∞"形地下连续墙扩大基础以适应桥址地质差的解决方案,其中加劲梁、塔柱及主塔基础均采用工厂预制大节段吊装的施工方式以节省施工工期。经计算分析表明,该桥的静力、动力特性均满足欧洲规范要求。     

忠县长江大桥主桥结构动力特性比较分析

在忠县长江公路大桥主桥结构动力特性计算过程中，把加劲梁分别离散为空间桁架模型和“鱼骨式”模型，并对２种模型的计算结果进行了分析，得出了一些有意义的结论，供工程设计人员参考。     

荆岳铁路洞庭湖大桥主桥抗风分析

采用空间有限元模型分析荆岳铁路洞庭湖大桥主桥在成桥运营状态和施工全过程中的动力特性,评估主桥抗风安全性能。分析表明,中塔外边的长索对约束中塔纵桥向位移有一定的作用,过渡墩、辅助墩对主梁的横向和竖向振动的制约作用比较明显。主梁为钢桁梁,扭转刚度大,各工况的主梁弯扭耦合颤振和分离流扭转颤振的临界风速均超过了各自的主梁颤振检验风速,满足抗风安全性要求。     

窄幅钢桁架悬索桥静动力稳定性能优化研究

以某主跨420m、宽高比3.83的窄幅钢桁架悬索桥为研究对象,通过有限元计算分析和节段模型风洞试验,研究其静动力稳定性能。动力试验结果表明,主梁原始断面颤振稳定性不满足抗风要求。通过在主梁上设置下中央稳定板、水平导流板,对主梁进行气动优化设计研究。研究发现在7种优化方案中,方案3(高1m下中央稳定板)、方案5(宽1m水平导流板)和方案7(高0.75m下中央稳定板和宽0.5m水平导流板组合)均能有效改善主梁的颤振稳定性能。考虑到优化措施的经济性以及施工便利性,推荐采用方案3。同时,在静力试验获得静力三分力系数的基础上,利用非线性静风分析原理对优化后大桥的静风稳定性能进行分析,研究结果表明,大桥的静风稳定性能满足规范要求。     

钢-混凝土组合梁悬索桥吊装施工颤振稳定分析

怀来官厅水库特大桥主桥为主跨720m的悬索桥,加劲梁采用钢-混凝土组合梁,采用现场节段吊装法施工。为指导该桥加劲梁吊装施工,采用ANSYS软件建立全桥及施工阶段的有限元模型,分析加劲梁整体式吊装和分离式吊装2种方案下结构的颤振稳定性及动力特性,并提出了抑振措施。结果表明:加劲梁整体式吊装方案比分离式吊装方案具有更好的动力特性和颤振稳定性,推荐采用整体式吊装方案施工;2种方案下结构的颤振临界风速小于相应的颤振检验风速,存在发生颤振的可能。因此,提出了采取增设竖向交叉索的临时加劲措施。通过抑振效果分析可知,该措施可以增加结构的扭转基频,显著提高施工阶段的结构颤振稳定性。     

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。     

桁架悬索桥全桥气弹模型设计方法研究

针对大跨径桁架悬索桥全桥气弹模型风洞试验中,加劲梁外形复杂模拟难度大这一问题,提出了一种新的模型设计方法.首先,通过多种建模方法建立有限元模型,进行动力特性比较.采用单脊梁骨架模型方法模拟桁架加劲梁刚度,合理简化桁架加劲梁外形,近似模拟桁架气动力.分析桥塔、主缆、吊杆等模型设计中的各种影响因素.最后对模型进行动力特性试验验证,试验结果与理论分析接近一致.     

杭州湾北航道斜拉桥抗风性能试验研究

杭州湾大桥是跨海公路大桥,主桥包括南航道和北航道2座大跨度桥梁。对杭州湾大桥北航道斜拉桥成桥状态、施工状态进行了动力特性分析,介绍了节段模型风洞试验的主要内容、试验结果,据此分析评估了该桥的抗风性能。试验结果表明：该桥具有较好的抗风稳定性。     

三线合一钢箱桁悬索桥颤振性能风洞试验研究

某三线合一(1条高速公路线、1条城市主干道线及1条双线铁路线)公铁两用悬索桥主桥跨径为(52+800+800+52)m,加劲梁采用钢箱-桁架组合形式,其断面形式新颖,为研究该桥颤振稳定性能,确保桥梁的抗风安全,对主桁架梁节段进行1∶46.3的缩尺模型风洞试验,并探讨了风嘴以及栏杆位置、高度、透风率等各种气动措施对颤振临界风速的影响。结果表明:该桥在-3°攻角下,颤振临界风速小于相应的颤振检验风速,存在发生颤振的可能性;增设风嘴能提高负攻角下的颤振临界风速,但正攻角下颤振临界风速会有所降低;合理地改变上、下游栏杆位置、高度、透风率等组合措施,能使桥梁在各攻角情况下的颤振临界风速满足要求。     

武汉白沙洲大桥抗震抗风分析

用子空间迭代法对武汉白沙洲大桥的动力特性进行了计算，并根据反应谱理论分析了大桥的抗震能力，采用Ｖａｎ ｄｅｒ ｐｕｔ公式和Ｈｅｒｚｏｇ公式分析了大桥的抗风稳定性。并对抗震标准和抗风分析提出了一些看法，其中抗风稳定性在主梁节段模型颤振试验中得到了验证。结果表明，本桥的抗震抗风能力是有保证的。     

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。     

大跨长联连续梁桥最大悬臂与成桥阶段稳定性分析

闽候新南港大桥主桥为70m+4×120m+70m连续梁桥,桥址处自然条件复杂。为确保该桥施工和建成运营后的抗风稳定性及安全性,采用有限元法对其主桥结构进行动力特性、最大悬臂阶段和成桥阶段的稳定性分析。结果表明:最大悬臂阶段结构稳定性最差(1阶纵向失稳特征值最小为39.13>5,满足规范要求),对结构稳定性起控制作用的是恒载,活载、风荷载等对桥梁最大悬臂状态的稳定性影响不大。     

大跨度自锚式悬索桥钢-STC组合桥面箱形加劲梁抗风性能试验研究

以株洲枫溪大桥为工程背景,采用有限元计算和节段模型试验相结合的方法,研究大跨度自锚式悬索桥STC组合桥面钢箱加劲梁的抗风性能。研究结果表明:钢-STC组合桥面箱形加劲梁结构在-3°、0°及+3°的3种风攻角下,颤振临界风速均远高于桥位处检验风速,设计方案满足颤振稳定性要求,且有较大富余度。成桥状态下的原型断面在+3°攻角下出现了11.1~16.7 m/s与22.7~33.4 m/s两个竖弯涡振区,其中在第二个竖弯涡振区,其峰值振幅0.188 m超过规范允许值。通过对截面进行局部优化后,涡振均在规范允许值以内。节段模型测力风洞试验基于风攻角为-12°至12°范围内变化,研究了加劲梁断面的静力三分力系数的变化规律。大跨度自锚式悬索桥的钢-STC组合桥面宽幅箱形加劲梁的抗风性能试验研究为类似桥梁的设计提供依据和参考。     

芜湖长江公铁大桥主桥抗风性能试验研究

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的钢箱桁组合梁斜拉桥。为确定该桥在施工期和运营期的抗风安全性,对其开展抗风性能研究。分别进行主梁节段模型、桥塔气弹模型、全桥气弹模型及并列拉索风洞试验,研究该桥在成桥状态及最不利施工状态的风致响应。结果表明:施工和成桥状态下,该桥主梁的颤振临界风速均远大于颤振检验风速,颤振稳定性较好;不同风速下均未观测到明显涡振,涡振性能满足规范要求;设计风速内,不同来流偏角下桥塔均未发生驰振及影响施工的大幅涡振,动力稳定性良好;实桥风速达到84.0m/s时主梁仍未发生颤振、横向屈曲、扭转发散等静力失稳现象,也未发现影响施工的涡振和大幅抖振;最不利工况下,下游拉索在风速37.4m/s时即出现一阶大幅尾流驰振,设置刚性连接杆可以有效抑制尾流驰振现象。     

大跨、长联、矮墩连续梁桥结构施工与运营阶段稳定性分析

闽候新南港大桥主桥设计为70 m+4×120 m+70 m连续梁桥,桥址处自然条件复杂。为确保该桥施工和建成运营后的抗风稳定性及安全性,对桥梁主桥结构动力特性、最大悬臂阶段和成桥阶段进行了分析。计算结果表明:最大悬臂阶段结构稳定性最差,对结构稳定性起控制作用的是恒载,活载、风荷载等对桥梁最大悬臂状态的稳定影响不大。该计算结果为大桥的设计和施工提供了理论依据。