漂浮体系悬索桥拟静态纵向运动特性及其控制

营运状况下漂浮体系悬索桥加劲梁纵向运动产生的过大累积行程会引起伸缩缝和塔梁纵向阻尼器等连接构件的性能退化和疲劳损坏。探索加劲梁纵向运动过大累积行程的成因,并找出降低累积行程的控制措施是确保悬索桥健康运营的关键。首先,以江阴长江大桥实测位移时程数据为基础,对不同频谱特性的位移成分进行分解,并统计了不同位移成分的循环次数和累积行程等特性,结果显示超低频位移成分贡献了绝大部分的累计行程。然后,以有限元模型为基础分析了拟静态纵向运动的成因,并反演得到了导致该类运动的等效竖向集中力时程曲线。最后,基于等效竖向集中力时程曲线研究了拟静态纵向运动的控制措施。结果表明:悬索桥加劲梁纵向位移根据成因可以分为温度变化引起的伸缩变形,拟静态纵向运动和低频共振纵向振动3种不同频谱特性的成分,其中拟静态纵向运动在累积行程中占比超过70%,进行纵向运动控制时不能忽略其影响;加劲梁的拟静态纵向运动的产生与加劲梁上反对称分布的竖向车辆荷载有关,不平衡竖向车辆荷载在桥面上移动完加劲梁整个长度完成一个纵向运动完整循环,这个机制是超低频运动产生的根本原因;基于拟静态纵向运动的产生机理,反演得到等效竖向集中力,可以有效还原实测分解得到的拟静态纵向运动,能够方便地评估各类控制装置对拟静态纵向运动的控制效果;用速度型阻尼器与摩擦阻尼器组合的方式,可以有效的抑制加劲梁的拟静态纵向运动。