独塔斜拉桥最大双悬臂施工阶段桥塔干扰下非线性静风稳定性分析

【目的】与传统多跨斜拉桥相比,独塔斜拉桥具有工期短、经济性强和美观等优点。然而,由于其结构刚度小,其双悬臂施工阶段风致振动问题更为突出。为了充分评估其抗风能力,依托广东韶关的曲江大桥,在桥塔干扰的情况下模拟双悬臂斜拉桥施工阶段和桥塔主梁联合施工阶段在不同风攻角下的静风作用。【方法】分别建立最大双悬臂施工阶段无桥塔主梁节段和有桥塔主梁节段三维CFD模型,求得不同来流风向下不同主梁位置处的流场分布和三分力系数。建立有限元模型,编写主梁非线性静风失稳临界风速求解程序,对独塔斜拉桥施工过程中的静风稳定性进行全过程求解。【结果】考虑桥塔干扰效应后,随着风攻角角度的增大,独塔斜拉桥最大双悬臂靠近桥塔区域的三分力系数会发生变动。【结论】有桥塔干扰下施工阶段静风响应更危险,随风速变化位移响应中没有出现骤变现象,但在实际施工阶段中应充分考虑此影响。

大跨径斜拉桥施工阶段临时抗风措施对比分析

研究目的:大跨径斜拉桥在最大双悬臂施工状态下结构刚度较小,对风荷载引起的结构风致振动响应较为敏感。本文以受沿海台风影响区域的一座主跨316 m斜拉桥为研究对象,根据风洞试验确定主梁的气动三分力系数,对比分析不同风缆布置方案与不同临时墩布置方式对大桥风致响应控制效果的影响。研究结论:(1)增设临时风缆可使主梁竖弯基频提高22.0%~32.5%,对结构自身的扭转基频影响效果不显著;临时风缆对主梁竖向位移和主塔顺桥向位移控制有一定作用,固定位置在主梁最大悬臂长度的80%~90%范围内效果较好;(2)临时墩的抗风减振效果显著优于临时风缆,临时墩的设置使主梁悬臂端竖向位移响应降低了53.5%~65.5%,对主梁悬臂根部的顺桥向弯矩与横桥向弯矩的控制效果较为明显,降幅11.7%~58.8%;(3)在选择桥梁临时抗风措施时,需综合考虑抗风需求、施工条件、施工风险和经济性;(4)本研究成果可为大跨度斜拉桥临时抗风措施的选择提供参考。

临时墩对斜拉桥最大双悬臂施工状态的抗风性能影响分析

大跨径斜拉桥在最大双悬臂施工状态下其结构刚度较小,对于风荷载引起的结构风致振动响应较为敏感,增设临时墩能有效提高结构竖向刚度,改善结构抗风性能。以主跨跨径为316m的双塔斜拉桥最大双悬臂施工状态处于台风期为背景,通过有限元计算分析了3种临时墩设置方案(不设临时墩、设置边跨临时墩以及设置中、边跨临时墩),在最大双悬臂阶段对结构动力特性以及抗风性能的影响。研究结果表明:设置中、边跨临时墩方案对结构竖弯和扭转基频提高显著,相比于仅设边跨临时墩方案,结构颤振临界风速和静风扭转临界风速分别提高了82.5%和83.4%;设置中、边跨临时墩使结构主梁和塔柱在风荷载组合工况下位移响应大幅度减弱。

抑制斜拉桥施工阶段风致振动的水阻尼器可行性研究

相对于成桥状态,斜拉桥最大双悬臂施工阶段的刚度低、阻尼小,更容易产生风致振动。建议了一种安装拆卸方便、成本较低的水阻尼器,并进行了CFD仿真分析和减振试验,以验证其抑制斜拉桥施工期风致振动的有效性。结果表明:1水阻尼器能显著增大阻尼系数,减轻结构振动;2过小的开孔率不能有效利用水阻尼器内部流体的黏滞作用来耗能,而过大的开孔率则使得水阻尼器上下游两个表面压力差减小严重;3在靠近水阻尼器两侧位置开孔,会使得外部绕流的旋涡在其两侧脱落;而靠近中心位置的开孔则可以使大漩涡在其下游面上脱落,有利于增大阻力系数;4侧孔对系统阻尼的影响将会随水阻尼器上下游两面开孔的不同而改变,过大或过小的侧面开孔都会显著降低阻尼系数;5水阻尼器体积的增大会降低减振效果,同时还应合理设计水阻尼器的最优的孔隙率,以达到最佳减振效果。综上所述,水阻尼器能有效抑制结构振动,且成本低廉、施工方便,特别适用于某些只需在施工期进行短期风振控制的桥梁。