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。     

重庆万州新田长江大桥猫道抗风稳定性分析

猫道作为大跨度空间柔性结构，是悬索桥上部结构施工重要的操作平台，结构体系对风荷载较为敏感，与传统设置抗风缆的猫道相比，现今悬索桥猫道均采用无抗风缆的多跨连续式猫道，因此抗风稳定性问题就成为猫道设计的关键。对猫道抗风稳定性研究以往均基于风洞试验，对稳定性数值分析理论研究较少，以重庆万州新田长江大桥猫道为例，对猫道进行线性和非线性屈曲分析，总结猫道结构体系布置原则，给出极限荷载限值，为类似工程提供依据。     

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。     

无塔非对称人行悬索桥静风稳定性研究

基于结构稳定性分析方法,借助大型有限元分析程序ANSYS,以某无塔非对称人行悬索桥为实例,建立了4个有限元计算模型,分别对设置有抗风缆的钢桥面板悬索桥结构、有风缆的混凝土桥面板悬索桥结构和不设置抗风缆的钢桥面板悬索桥结构、混凝土桥面板悬索桥结构进行了静风稳定性研究。研究结果表明,质量较大混凝土桥面板比钢桥面板更有利于结构抗风,设置风缆能有效地限制结构在风荷载作用下的横向位移,提高结构失稳风速,研究还发现,若将抗风缆和混凝土桥面板有效地结合最有利于结构抗风,且效果十分明显。     

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。     

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...     

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。     

镇胜公路北盘江大桥主跨636m钢桁梁悬索桥设计

贵州镇胜公路北盘江大桥为典型的山区特大桥梁,桥址建桥条件复杂,主桥采用主跨636 m的钢桁梁悬索桥.主要介绍该桥的支承体系设计、加劲梁设计、桥塔与基础设计、锚碇及缆索体系设计及主要技术特点,论述加劲梁梁段架设及连接、钢桥面系的设置方式以及峡谷地区风场环境与结构抗风等问题.     

川气东送管道工程野三河跨越悬索桥设计

川气东送管道工程野三河跨越悬索桥为大口径双管平行敷设的管道悬索桥,具有管道相对刚度大、悬索桥本身又具有柔性结构体系的设计特点,同时由于桥位所处山区场地的复杂风环境,抗风设计亦是难点,该文重点介绍该桥的结构设计、设计参数的选用、主要设计难点及解决办法以及抗风性能.     

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。     

窄悬索桥气动稳定性的风洞试验研究

对于处于西部山区复杂风环境中的窄悬索桥,为了确保其气动稳定性及研究提高气动稳定性的措施,制作了弹簧悬挂模型在长安大学CA-1风洞实验室中进行风洞试验.试验结果表明,该桥气动不稳定,必须改变原始设计以提高结构刚度、确保结构安全.考虑到桥梁使用功能和构造的限制,对原桥采取增加抗风缆和中央扣等措施,并对增加了措施的模型重新进...     

抗风缆布置形式对人行悬索桥静风稳定性影响分析

为研究不同抗风缆布置形式对人行悬索桥静风稳定性的提升效果,以某主跨为380 m双塔地锚式人行悬索桥为例,分别对其采用不同的抗风缆布置形式,并通过有限元进行了动力特性分析;对设置了不同形式抗风缆的人行悬索桥进行了静风稳定性和位移响应分析。分析结果表明:设置空间抗风缆对结构竖弯基频提升明显;空间斜拉式抗风缆对人行悬索桥抗风稳定性作用效果较好;空间直拉式抗风缆更有助于减少加劲梁受风荷载后的侧向位移。     

润扬大桥悬索桥猫道系统设计与施工

在以往国内外大跨度悬索桥施工中，多采取设置抗风索的措施来提高猫道的抗风稳定性。为加快施工进度和降低费用，对润扬大桥猫道采取调整横向通道的间距和数量的方法来保证其整体抗风稳定性，并增设水平和竖向制振装置减小猫道在活荷载作用下的振动。系统介绍了悬索桥猫道系统的设计与施工。     

抗风缆对大跨悬索桥动力特性的影响

为了研究抗风缆在大跨悬索桥抗风措施中的应用,基于ANSYS软件建立了新疆赛吾迭格尔桥的有限元模型,研究了改变抗风缆拉杆与水平方向夹角、抗风缆拉杆长度、抗风缆张力的不同形式抗风缆对桥梁动力特性的影响及抗风缆与其他措施的联合应用。通过研究分析表明,抗风缆的应用使结构刚度有所增加,相应的各阶振型频率增加;因所选择抗风缆形式的不同,各类振型受影响的程度不同,其中1阶反对称竖弯的频率增加最为明显;抗风缆角度对于桥梁竖弯振型影响明显;拉杆长度对于桥梁动力特性影响不显著,抗风缆的张力对扭转振型控制明显;缆内张力越大,对侧弯、竖弯和扭转频率的影响也越大。     

三叶玫瑰线形桥面构造的人行景观悬索桥设计

针对三岔形河流峡谷地形,需修建超大跨径的三岔形人行景观桥梁,一桥连通三岸。文中提出一种三叶玫瑰线形桥面构造的人行景观悬索桥,三岔形缆索体系悬挂在三角形布置的三个双肢柱门式桥塔之上,吊索体系悬挂三叶玫瑰线形桥面系加劲梁,结构轻盈。结合实际工程,进行几何构形研究,建立midas有限元计算模型,进行静力分析和动力模态分析研究,分析表明,三岔形缆索体系与三叶玫瑰线形桥面加劲梁均为稳定的三角形结构形式,具有良好的空间刚度,可避免人行悬索桥左右摇晃问题,抗风稳定性良好。     

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328 m.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.     

挪威哈罗格兰德大桥主缆猫道抗风系统构造与性能研究

挪威哈罗格兰德大桥为空间主缆斜索面悬索桥,在主缆索股安装期间猫道设计为整幅式,考虑到当地风速很大,专门为该猫道设计一套抗风系统。文中介绍该猫道抗风系统的构造,通过有限元计算和风洞试验分析其承载能力、抗风性能,简述其安装和拆除施工工艺。     

巽他海峡大桥悬索桥结构体系矢跨比优化设计研究

公路铁路合建的悬索桥结构体系在超长跨度海峡桥梁的选择中极具优势,但目前规范对超长跨度的悬索桥结构体系未有涉及,其中一些关键技术有待研究。悬索桥结构体系设计时的一个重要设计参数是矢跨比,它对桥梁受力性能有较大影响。为了研究不同矢跨比对悬索桥结构受力的影响,以巽他海峡大桥为研究原型,利用有限元计算分析软件Midas/Civil建立全桥有限元模型,比较了不同矢跨比下悬索桥结构的挠跨比、梁端转角、塔顶位移、用钢量以及扭弯基频比的变化。