大跨度橋梁靜風(fēng)響應(yīng)分析與風(fēng)致抖振研究—廣東新會崖門大橋工程應(yīng)用.pdf

1、由于大跨度橋梁具有長、輕、柔的特點(diǎn),其風(fēng)致響應(yīng)效應(yīng)相當(dāng)顯著,因此風(fēng)荷載是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的重要設(shè)計荷載,抗風(fēng)問題是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中最重要的課題之一.該文旨在前人的研究基礎(chǔ)上,進(jìn)一步改進(jìn)和完善大跨度橋梁風(fēng)致響應(yīng)分析方法,并將有關(guān)成果應(yīng)用于廣東省西部沿海高速公路上一座特大型橋梁—崖門大橋斜拉橋的抗風(fēng)分析中,以指導(dǎo)工程實踐并為同類橋梁抗風(fēng)實踐提供參考作用.全文的作用可以分為兩個基本部分.第一部分是理論研究方面的工作,包括大跨度橋梁靜風(fēng)響應(yīng)與

2、抖振響應(yīng)分析方法的研究,重點(diǎn)研究風(fēng)致振動時域分析中最為關(guān)鍵的氣動力時域列式問題.第二部分是工程應(yīng)用方面的工作,主要針對主跨338m的廣東新會崖門大橋斜拉橋展開詳盡的抗風(fēng)分析,對大橋的抗風(fēng)安全性、氣動穩(wěn)定性和人員舒適性等方面者了全面的評價.該文的主要創(chuàng)新工作體現(xiàn)在大跨度橋梁主梁氣動力時域列式方面.在全面評述目前大跨度橋梁氣動力時域列式方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,基于傳統(tǒng)統(tǒng)一描述方法,提出了一種改進(jìn)的氣動力列式方法.該法除保留了列式簡單直觀、物理意

3、義明確的特點(diǎn)外,還通過校準(zhǔn)方式引入修正系數(shù)以考慮結(jié)構(gòu)振動折算頻率對自激效應(yīng)的影響,通過引入氣動導(dǎo)納函數(shù)修正紊流風(fēng)譜以考慮脈動風(fēng)頻率結(jié)構(gòu)對氣動力沿主梁寬度及高度方向相關(guān)性的影響,從而在一定程度上突破了準(zhǔn)定常假定的限制,克服了傳統(tǒng)統(tǒng)一描述方法由于直接采用準(zhǔn)定常假定而帶來的問題.該文研究取得的主要結(jié)論有:①在高風(fēng)速情況下,大跨度橋梁主梁靜風(fēng)荷載與結(jié)構(gòu)變形的耦合效應(yīng)對橋梁靜風(fēng)響應(yīng)有較大影響,在計算中應(yīng)予以考慮.②風(fēng)譜模型、氣動導(dǎo)納函數(shù)和空間相關(guān)

4、函數(shù)等因素對數(shù)值模擬風(fēng)場的頻率結(jié)構(gòu)和統(tǒng)計特性有重要的影響.③采用該文提出的氣動力時域列式方法計算得到的崖門大橋抖振響應(yīng)結(jié)果與風(fēng)洞試驗結(jié)果趨勢一致、數(shù)值基本吻合,驗證了該文方法的可靠性.該法思路清晰、考慮因素全面、操作性強(qiáng),有較大的理論價值和很好的工程應(yīng)用前景,值得在橋梁抗風(fēng)工程實踐中推廣應(yīng)用.④在設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速作用下,除獨(dú)塔階段外崖門大橋其它施工階段及成橋階段的抖振響應(yīng)值均保持在一個合理范圍之內(nèi),結(jié)構(gòu)安全可靠.⑤無論是施工階段還是成橋階段