懸索橋施工期主纜-貓道系統(tǒng)馳振及靜風穩(wěn)定性的干擾效應.pdf

1、在強風作用下，部分大跨懸索橋施工期主纜在繩索的張拉下振動幅度較大，嚴重影響施工工期；且因施工期主纜并非成橋時圓形截面形式，存在馳振失穩(wěn)的可能性；同時，貓道的存在對施工期大尺度尖頂型主纜靜風系數(shù)存在氣動干擾效應問題，可能影響主纜的馳振性能。因此，進行大跨徑懸索橋暫態(tài)結(jié)構(gòu)抗風性能具有較高的理論和實際意義。鑒于此本文進行了如下主要研究工作：
　　1.本文采用 CFD數(shù)值模擬方法，參考某大橋施工期貓道和主纜設計參數(shù)，首先結(jié)合貓道風洞試驗的

2、結(jié)果，驗證了數(shù)值模擬參數(shù)設置的正確性；然后分別研究了不考慮貓道和考慮貓道影響時，施工期三角形、五邊形和尖頂型形狀主纜的阻力和升力系數(shù)；最后利用登哈托準則，計算了施工期主纜不同工況的馳振力系數(shù)。結(jié)果表明：隨著主纜索股層數(shù)的不斷增加，施工初期呈倒三角形形狀的主纜阻力系數(shù)不斷減小,升力系數(shù)逐步增加；施工中期呈五邊形形狀的主纜阻力系數(shù)不斷增加，升力系數(shù)逐步減??；施工后期呈上尖頂型形狀的主纜阻力系數(shù)不斷增加，升力系數(shù)總體上有減小趨勢；通過與無貓道

3、工況的對比可知，考慮貓道時會造成施工期主纜阻力和升力系數(shù)相應地減小，且計算主纜馳振力系數(shù)時，不能忽略貓道的氣動干擾效應。
　　2.研究表明，懸索橋施工期暫態(tài)主纜存在馳振失穩(wěn)的可能性，且因施工期主纜處于主纜施工腳手架貓道的半包圍之中，貓道設計參數(shù)的變化勢必對施工期主纜的馳振性能產(chǎn)生重要影響。為研究貓道設計參數(shù)對施工期主纜馳振性能的影響，本文以某大跨徑懸索橋施工期不同工況大尺度尖頂型主纜為研究對象，以貓道風洞試驗結(jié)果為參照，以流體力學

4、軟件Fluent為工具，首先驗證了數(shù)值模擬參數(shù)設置的正確性；進而研究了貓道高度、貓道寬度、貓道側(cè)網(wǎng)透風率、貓道底網(wǎng)透風率，以及貓道面層與主纜底部間距等參數(shù)影響下施工期主纜的氣動力系數(shù)；最后運用登哈托準則分析了貓道設計參數(shù)對施工期主纜馳振性能的影響。研究結(jié)果表明：（1）貓道寬度、貓道護欄高度以及貓道面層與主纜底部間距對施工期主纜阻力系數(shù)影響不大，但會導致升力系數(shù)變大；當主纜與貓道面層間距為84cm、貓道寬度為4.5m、貓道護欄高度為1.3

5、m時，對馳振失穩(wěn)預防較為有利；（2）貓道側(cè)網(wǎng)透風率可導致施工期主纜阻力系數(shù)變小，但升力系數(shù)較無規(guī)律；當貓道側(cè)網(wǎng)透風率為50％時，對馳振失穩(wěn)預防較為有利；（3）貓道底網(wǎng)透風率對施工期主纜阻力和升力系數(shù)影響較為敏感；當貓道底網(wǎng)透風率為70%時對馳振失穩(wěn)預防較為有利；（4）當貓道面層與主纜底部間距為0.84m、貓道高度為1.3m、貓道寬度為4.5m、貓道側(cè)網(wǎng)透風率為50%和貓道底網(wǎng)透風率為70%時，主纜發(fā)生馳振失穩(wěn)可能性最小。
　　3.

6、由于大跨徑懸索橋施工期尖頂型主纜與貓道間存在氣動干擾效應，且主纜索股層數(shù)在施工期不斷增加，因此，貓道的氣動性能和靜風穩(wěn)定性也隨之變化。本文以某大跨徑懸索橋施工期尖頂型主纜和貓道為背景，研究了施工期尖頂型主纜對貓道靜風穩(wěn)定性影響問題。首先，參照該橋貓道風洞試驗的結(jié)果，驗證了數(shù)值模擬參數(shù)設置的正確性；進而計算了施工期尖頂型主纜不同階段貓道的三分力系數(shù)；最后對 ANSYS軟件進行了二次開發(fā)，考慮了貓道的幾何非線性和風荷載非線性，進行了施工期尖