悬索桥施工过程抗风研究回顾及展望

风是一种重要的自然现象,悬索桥因风的作用而产生的灾害事故屡见不鲜。施工中悬索桥尚未形成最终的结构体系,结构刚度比较小,风作用下的抗风安全性已经成为影响悬索桥安全顺利架设的重要问题。从施工中悬索桥抗风稳定性的变化规律、抗风措施及分析方法三个方面,系统地回顾了近10余年来的研究进展,并指出了研究中存在的问题,同时展望了21世纪超大跨径悬索桥施工过程抗风研究中需要解决的关键问题。     

大跨径悬索桥抗风措施研究综述

设计和建造跨海连岛大桥将面临着许多技术方面的挑战,其中超大跨径悬索桥的抗风稳定问题是一个十分突出和必需关注的问题。本文系统地回顾了国内外在大跨径悬索桥抗风措施方面的研究进展,包括结构措施、空气动力学措施和机械措施等三个方面,并评述了各种措施的优缺点及其适用性。     

大跨度结合梁斜拉桥抗风稳定分析

位于山区的大跨度斜拉桥,因峡谷风效应抗风稳定是桥梁分析的重点内容之一。以主跨360m的河口大桥为例,进行了该桥的动力特性分析及抗风稳定分析。分析结果表明,最大悬臂施工状态和成桥状态结构均满足抗风稳定要求,说明该结构体系抗风性能良好,其分析成果为同类大桥设计提供理论参考。     

大跨径悬索桥猫道非线性静风稳定性分析

结合节段模型风洞试验结果,运用二次开发的ANSYS软件,建立东海某大跨径悬索桥无抗风缆猫道的有限元模型,综合考虑由有效风攻角和有效风速构成的静风荷载非线性和猫道几何非线性的双重影响,采用增量双重迭代搜索法进行猫道静风失稳的全过程以及静风荷载非线性、横向天桥间距和刚度、初始风攻角、猫道矢跨比、水平拉索对猫道静风稳定性影响的研究.结果表明:大跨径猫道的失稳形态主要为空间弯扭耦合失稳,扭转变形对猫道的静风失稳有明显影响,升力和扭转力矩是猫道失稳的关键因素;大跨径猫道的静风稳定计算必须同时考虑由有效风攻角和有效风速影响的静风荷载非线性和猫道的几何非线性,不计入猫道结构变形的影响,会高估猫道的抗静风稳定能力;适当减小横向天桥的间距和增大其刚度可以提高猫道的静风失稳临界风速;随着初始风攻角和猫道矢跨比的增大,猫道的静风稳定性有所下降;设置水平拉索会降低猫道静风失稳临界风速.     

辽宁朝阳珠江桥抗风性能分析

抗风性能分析是斜拉桥设计的重要组成部分。采用有限元分析模型对珠江桥进行了动力特性和抗风性能的分析,通过对最大双悬臂状态和成桥状态的计算分析,表明珠江桥能够抵御百年一遇的大风袭击。     

鱼梁洲大桥抗风设计

该文运用空间有限元分析对独塔双索面斜拉桥进行抗风性能计算和评估检算,对全桥结构进行动力分析,结果表明,虽然拉索不能提供抗扭刚度,但由于主梁刚度较大,故大桥表现出良好的抗风性能。     

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。     

赤石特大桥索塔三分力系数识别与抗风时程分析

介绍风速时程模拟方法,特别针对谐波合成法进行论述。以赤石特大桥为例,采用Fluent软件进行-4°～4°攻角范围内特定截面的三分力系数模拟分析,结果表明,当攻角为1°时,阻力系数最大。根据现场采集的风速样本,针对5号塔进行抗风时程分析,研究结果表明:采用不同的计算标准,动力系数结果并不一致,甚至当以横桥向弯矩为标准,脉动风荷载作用下索塔没有表现出动力放大效应;在桥面脉动风荷载作用、塔顶脉动风荷载作用下,塔顶的最大位移、索塔底部最大应力均在容许范围之内;索塔横桥向刚度远大于顺桥向,抗风分析应以顺桥向为主;采用不同的标准计算动力系数结果不同,进行拟静力分析时建议采用动力系数的最大值。     

悬索桥施工猫道静风失稳机理分析

采用风洞试验和程序分析相结合的方法分析猫道的静风失稳机理;根据节段模型静力三分力风洞试验结果对猫道有限元模型加载,进行猫道非线性静风响应计算,分析猫道承重绳张力和位移随风速变化。计算结果表明,猫道发生静力扭转失稳的原因是空气力矩的作用使猫道面层处于正攻角,当风攻角较小时,升力系数可能为负值,即升力方向向下,风攻角逐渐增大时,升力系数转为正值,大小随风攻角的增大而增大。当风速提高同时攻角增大到一定程度时,向上的升力使部分承重绳的张力产生松弛,猫道扭转刚度减小,不能抵抗空气力矩的作用,导致猫道扭转失稳。     

抗风缆对新疆赛桥静风稳定性控制的有效性研究

新疆赛吾达格尔大桥采用45°斜拉式抗风缆,用简支弹性梁的Rayleigh近似法计算基频;在不同风速下用有限元计算抗风缆施加前后主梁跨中横、竖向位移以及扭转角度,考察抗风缆对大跨悬索桥静风稳定性控制的有效性。结果表明:抗风缆能显著提高桥梁结构的固有频率,产生十分有效的抗风效果。