运营状态斜拉桥考虑拉索涡激振动的钢锚箱疲劳实测研究

为研究桥面随机车流通行和拉索涡激振动共同加载下斜拉桥钢锚箱应力响应特征,评价钢锚箱构造细节的疲劳性能,在某大跨度斜拉桥上开展了拉索涡激振动的现场观测和钢锚箱构造细节的应力实测。采用雨流计数法获得了构造细节应力幅,并基于名义应力法评估了钢锚箱的疲劳性能。研究表明,斜拉索在无雨和较低风速下发生了高阶多模态涡激振动,来流风向近似垂直桥轴线,面内振动明显大于面外,观测到的最大加速度达24 m/s2。钢锚箱构造细节的应力影响线长,为主体构件受力特征,一辆货车通过桥梁在锚箱构造细节上仅产生一个应力幅。拉索涡激振动时,构造细节应力响应未见拉索涡激振动频率成分,因此拉索涡激振动对锚箱动力加载可忽略。应力监测表明,锚箱顶、底板与外腹板焊缝主要传递剪应力,桥面端应力响应大于其中部和下部,也明显大于其他构造细节。锚箱顶板与外腹板焊缝桥面端响应最大,应力幅达46.6 MPa。研究认为,除顶、底板与外腹板焊缝的桥面端构造细节外,其他构造细节均具有无限疲劳寿命。

大跨度全钢结构人行天桥的创新结构和美学设计

通过对跨度为43.6 m的大跨度全钢结构人行天桥设计和建造实践,介绍了满足结构设计要求并融合建筑美学所开展的人行桥结构创新尝试。有限元模态分析表明:该结构竖弯基频频率小于CJ 69—95《城市人行天桥与人行地道技术规范》中3 Hz的要求,基于瞬态动力学分析评估了附加调谐质量阻尼器的振动控制效果,最后基于行人激励下的加速度实测,验证了结构良好的行人舒适度性能。研究发现:现行规范为了避免人桥共振,对结构自身频率的要求很难达到,而通过附加TMD来控制桥面加速度响应比通过调整结构的刚度来"躲避"人行窄带频率要更经济和更有效。因此修订原设计规范和制定新的人行天桥加速度响应评价规范非常重要和必要。

钢箱梁竖向温度梯度规范条文的对比与实测

钢结构桥梁处于复杂自然环境中,其温度将随太阳辐射和气温的影响而变化。这种温度变化不仅有均匀的整体温升温降,也有沿横桥向和主梁竖向的不均匀分布。桥梁结构温度的变化和不均匀分布将导致结构热胀冷缩,使得结构发生位移或形变,当这种位移或形变受到约束时,将在结构中产生较大的次内力和温度次应力。在某些不利条件下,结构某些部位产生的温度次应力可能大于车辆或其他活载产生的应力。桥梁设计如忽略或未能正确估计温度荷载效应可能会导致桥梁损坏甚至发生倒塌。为研究太阳辐射下闭口钢箱梁的竖向温度梯度大小和分布特征,首先比较了国内外四个主要规范对主梁或钢箱梁竖向温度梯度的规定,其中,仅欧洲规范1明确规定了钢箱梁的竖向温度梯度模式。然后以长沙湘江三汊矶大桥钢箱梁内的温度实测为研究对象,通过在钢箱梁同一个横隔板上横桥向布设两个温度测试断面,在夏季强太阳辐射和高环境温度的天气条件下,对两个断面上的测点温度进行了多次测量,获得了24 h内铺装层顶面、钢箱梁面板、箱内空气、钢箱底板和环境温度,分析了横隔板上不同测点的竖向温度随时间的变化规律。研究表明:在高温天气和强烈太阳辐射作用下,铺装层顶面、钢箱梁顶板、箱内空气、钢箱底板和环境温度表现出相同的变化趋势;太阳辐射使得桥面铺装快速升温并在14:00左右达到最大值;钢箱梁面板温度在16:00左右达到最高值;面板和底板在14:00—18:00之间存在较大的温差,记录的最大正温差在14:30左右达到最大值(16.8℃);竖向正温度梯度分布为非线性,观测到的梁顶正温差大,但其负温差明显偏小。基于获得的顶底板最大温差,采用四折线拟合了横隔板竖向温度梯度,5个参考点离开顶板的距离分别是0,100,300,650 mm和梁高h,对应的5个温度梯度值分别是ΔT_(1)=17℃、ΔT_(2)=13℃、ΔT_(3)=8℃、ΔT_(4)=4.5℃和0℃。研究表明,欧洲规范1的四折线模式能用于描述该钢桥钢箱梁竖向温度梯度。