大跨度悬索桥空气静力稳定性研究

悬索桥的空气静力稳定性已受到人们的广泛重视。虎门大桥和江阴长江大桥作为我国已建成的两座特大跨径悬索桥，有必要了解一下它们的抗静风稳定性。该文分别采用线性和非线应运地这两座桥的空气静力稳定性进行分析与比较，并对计算结果中出现的一些现象作了解释。     

三塔悬索桥的抗风稳定性研究

以在建1080 m主跨的三塔双跨悬索桥--泰州长江公路大桥为工程背景,采用三维非线性空气静力和动力稳定性分析方法,对其动力特性、空气静力和动力稳定性进行了分析,并与相同桥跨布置中间桥塔采用混凝土塔的方案桥,以及相同主跨的双塔单跨悬索桥的抗风稳定性进行了比较.结果表明:增大中间塔的刚度,可以有效提高三塔悬索桥的扭转频率以及抗风稳定性;由于中间塔缺乏有效的固定作用,与双塔悬索桥相比,三塔悬索桥的空气动力稳定性差,但其静风稳定性则较好.     

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。     

超大跨径悬索桥主缆材料对静风稳定性的影响

为比较碳纤维增强塑料(CFRP)和钢2种主缆材料对超大跨径悬索桥静风稳定性的影响,分别采用三维非线性分析方法及整体特征值稳定性分析方法,对采用2种类型主缆的3 500m跨径悬索桥进行静风稳定性分析。结果表明:CFRP主缆悬索桥扭转振动频率较钢缆结构的要高;2种主缆类型超大跨径悬索桥的静风失稳临界风速均较接近;CFRP主缆悬索桥的各阶屈曲系数均较钢缆悬索桥的要大,具有更高的安全储备。     

风速空间分布非均匀性对大跨桥梁空气静力和动力行为的影响研究

随着桥梁跨径的增大，桥梁区域内风速分布的非均匀性将逐渐加剧，将会对大跨径桥梁的空气静力和动力行为产生重要影响，采用风速空间分布的计算模型，考虑结构以及作用在结构上的空气力随结构变形的非线性变化影响，建立了考虑风速空间分布非均匀性的结构空气静力和动力非线性分析方法。运用该方法，对某悬索桥进行了参数分析和研究，揭示了风速空间分布非均匀性对大跨径桥梁空气静力和动力行为影响的机理和规律。     

抗风缆对人行悬索桥动力特性和静风稳定性的影响

悬索桥可通过设置抗风缆来提高其结构的抗风稳定性。为了解抗风缆不同布置形式和水平张力对人行悬索桥自振频率和扭转发散临界风速的影响,以某新建人行悬索桥为例,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,分别计算抗风缆与水平面夹角为0°、45°、90°3种布置形式和水平张力为2.77,3.27,3.77,4.27 MN 4种工况下该桥的关键振型频率和静风扭转发散临界风速,分析其动力特性和静风稳定性。结果表明:设置抗风缆可以提高人行悬索桥各关键振型的频率;抗风缆的3种布置形式对加劲梁的侧弯、竖弯频率提高幅度较大,而对扭转频率的提高幅度相对较小;随着抗风缆水平张力的增加,人行悬索桥各关键振型的频率均有所增加但增幅很小;设置抗风缆可以显著增强人行悬索桥的静风稳定性能,提高其扭转发散临界风速;在一定范围内,增加抗风缆的水平张力对扭转发散临界风速的提升并不明显。     

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。     

大跨径非对称支撑悬索桥静风稳定性分析

由于塔顶IP点存在标高差,非对称支撑的大跨径悬索桥其静风稳定性较传统悬索桥而言具有特殊性。基于增量内外迭代法,选择ANSYS二次开发平台APDL语言编制非线性静风稳定性的计算程序,并结合工程实例,对非对称支撑悬索桥进行静风稳定性全过程分析,并对不同三分力系数下模型的静风稳定性进行对比分析。分析结果表明:随着风速接近失稳临界风速,非对称结构的竖向变形最大;非对称支撑会降低静风临界风速;升力矩系数变化对临界风速影响最为显著,升力矩是导致大跨径非对称支撑悬索桥结构发生失稳破坏的主要因素。     

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。     

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。     

大跨度悬索桥颤振分析的能量方法

建立了对悬索桥进行颤振分析的一种新的计算方法。该方法将结构与气流作为一个系统，从能量平稳铁角度研究系统的稳定性；将模态广义坐标位移和速度作为状态向量，首先组集系统在自激力作用下的状态空间方程，然后应用精细时程积分求解状态向量的时程响应，在此基础上计算系统及各阶模态的等效阻尼比，并由系统的等效阻尼判断系统在不同风速下的稳定性；以跨度为８８８ｍ的虎门悬索桥为算例，证实了本文方法的正确性。     

改善悬索桥施工阶段颤振稳定性的架设方法研究

大跨径悬索桥施工阶段尤其是施工初期的颤振稳定性是建设过程中面临的重要问题 ,它将受到主梁架设方法的重要影响。以宜昌长江大桥为工程背景 ,运用多模态颤振分析方法 ,分析了不同主梁架设方法下颤振临界风速的变化趋势。分析结果表明 :主梁采用非对称架设和从桥塔向跨中对称架设的方法可以有效地提高悬索桥在施工阶段尤其是施工初期的颤振稳定性     

加劲桁架悬索桥的主梁挠曲扭转刚度分析

板桁组合加劲梁由于其优良的空气动力稳定性在大跨悬索桥中经常被采用。本文通过ANSYS有限元程序建立不同长度的节段有限元模型,施加不同方式的等效荷载,然后由有限元模型计算的变形来反算梁体的抗弯和抗扭刚度：从而为悬索桥的动力分析建模和风洞试验模型简化提供依据．最后以某悬索桥为例,对直接采用板桁组合梁和等代梁两种方式建赢的模型进行了动力结果比较。     

武汉阳逻长江大桥施工猫道抗风稳定性分析

研究了武汉阳逻长江大桥施工猫道在极限风荷载下的稳定性及动力稳定性。采用悬索桥的静风稳定公式计算了猫道静风失稳临界风速,设计超松驰迭代法进行了猫道静风失稳的非线性有限元分析验算,并估算了该猫道颤振临界风速。计算分析表明,该猫道的静、动力抗风稳定性满足要求,并据此提出了三种工程抑振措施。     

地锚式人行观光玻璃悬索桥的安全性评估研究

以一座地处峡谷的地锚式人行观光玻璃悬索桥为工程背景,依据原始设计资料及现场检测结果,从静力性能和抗风性能两方面对该悬索桥的安全性进行评估。建立空间有限元分析模型评估了主缆、吊杆、锚杆、桥面玻璃等的静力安全性能;通过风洞试验、CFD有限元模拟等方法评估了结构的颤振及静风稳定性。理论分析及模型试验结果表明:该桥主缆的安全系数偏小,且颤振与静风稳定性均不满足规范要求。基于评估结果,给出了针对该悬索桥的加固改造建议。该研究可为人行悬索桥的安全性评估与加固改造提供科学依据及参考。     

改善大跨度桥梁抗风稳定性的建议

研究空气动力扰流板对悬索桥抗风稳定性的影响。文中对９座悬索桥，其中包括假设的３０００ｍ跨度悬悬索桥进行了分析。针对每座桥梁利用多模事的算法进行颤振风速计算，计算中采用了设和未设扰流板的不同的气动横截面。     

悬索桥结构受力特征及设计计算理论比较

阐述悬索桥主要部分在静荷载作用下各自不同的特性，并由此引出悬索桥的静力分析计算理论，从各理论的假定条件、适用范围、优点、缺点等方面进行综合分析和比较，为悬索桥的结构设计提供计算方法。     

明石海峡大桥营运阶段监控和养护新技术

文中介绍超长跨径悬索桥明石海峡大桥监控和养护中采用的三项新技术；防止主缆蚀的干燥空气注射系统；抑制吊索风致激振的空气动力措施；全球定位系统（GPS）监测桥塔，梁和锚碇变位技术，两年多的营运实践和台风考验表明，这些技术是成功的。     

某宽幅箱梁悬索桥气动特性节段模型风洞试验

大跨度桥梁由于其结构轻柔,容易出现静力失稳现象及各种形式的风致振动。通过对节段模型风洞静力三分力试验验证了某宽幅闭口箱梁悬索桥没有出现驰振的可能,并对全桥进行了几何非线性静风稳定分析,得到该桥的静风失稳临界风速。通过风洞弹性悬挂节段模型试验,得到了该桥的颤振临界风速。分析了阻尼比对于颤振临界风速的影响,试验结果表明阻尼比对于颤振临界风速影响不大。在风洞中观察到该桥成桥态在+3°、+5°攻角会出现扭转涡激振动,提高阻尼比可以有效降低涡振振幅。     

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。