大跨度三塔斜拉桥超长加劲平行斜拉索气弹模型风洞试验研究

为增加洞庭湖大桥(三塔斜拉桥)的中塔刚度,采用4组超长平行加劲斜拉索连接中塔顶部和边塔桥面中横梁部位。根据桥址处风场特性,结合超长加劲斜拉索的基本参数,分析超长加劲斜拉索的尾流驰振检验风速及风雨振制振最小阻尼比(不小于3.8%)。设计制作1∶60缩尺模型,分别对模型索和实桥索开展非线性有限元计算及动力特性参数测试,结果证明二者相似性良好。超长加劲斜拉索尾流驰振风洞试验结果表明,在-25°~25°风攻角时,超长加劲平行斜拉索的下游拉索均发生大幅度尾流驰振现象,且尾流驰振发生风速(最低为29.0 m/s)均低于相应的驰振检验风速(51.3 m/s)。为消除超长加劲斜拉索尾流驰振效应,除采用螺纹状拉索表面、设置外阻尼器使各拉索3 Hz以下模态的阻尼比大于0.4%(按Scruton数大于10的准则)外,尚需辅助安装一定数量刚性或柔性分割器以消除尾流驰振效应。气弹模型制振风洞试验表明,当1组加劲平行索的2根拉索(上、下游各1根)之间设置3道分隔器(刚性或柔性)时,下游超长加劲斜拉索在检验风速内均未观察到尾流驰振现象。基于风洞试验成果及时完善超长斜拉索的制振措施设计,增设3个刚性分隔器,有效消除了加劲斜拉索的尾流驰振效应。经过1年8个月各种环境下的安全运营,有效验证了刚性分割器措施的有效性。