大跨度橋梁靜風響應分析與風致抖振研究—廣東新會崖門大橋工程應用.pdf

1、由于大跨度橋梁具有長、輕、柔的特點,其風致響應效應相當顯著,因此風荷載是大跨度橋梁結構的重要設計荷載,抗風問題是大跨度橋梁結構設計中最重要的課題之一.該文旨在前人的研究基礎上,進一步改進和完善大跨度橋梁風致響應分析方法,并將有關成果應用于廣東省西部沿海高速公路上一座特大型橋梁—崖門大橋斜拉橋的抗風分析中,以指導工程實踐并為同類橋梁抗風實踐提供參考作用.全文的作用可以分為兩個基本部分.第一部分是理論研究方面的工作,包括大跨度橋梁靜風響應與

2、抖振響應分析方法的研究,重點研究風致振動時域分析中最為關鍵的氣動力時域列式問題.第二部分是工程應用方面的工作,主要針對主跨338m的廣東新會崖門大橋斜拉橋展開詳盡的抗風分析,對大橋的抗風安全性、氣動穩(wěn)定性和人員舒適性等方面者了全面的評價.該文的主要創(chuàng)新工作體現(xiàn)在大跨度橋梁主梁氣動力時域列式方面.在全面評述目前大跨度橋梁氣動力時域列式方法優(yōu)缺點的基礎上,基于傳統(tǒng)統(tǒng)一描述方法,提出了一種改進的氣動力列式方法.該法除保留了列式簡單直觀、物理意

3、義明確的特點外,還通過校準方式引入修正系數(shù)以考慮結構振動折算頻率對自激效應的影響,通過引入氣動導納函數(shù)修正紊流風譜以考慮脈動風頻率結構對氣動力沿主梁寬度及高度方向相關性的影響,從而在一定程度上突破了準定常假定的限制,克服了傳統(tǒng)統(tǒng)一描述方法由于直接采用準定常假定而帶來的問題.該文研究取得的主要結論有:①在高風速情況下,大跨度橋梁主梁靜風荷載與結構變形的耦合效應對橋梁靜風響應有較大影響,在計算中應予以考慮.②風譜模型、氣動導納函數(shù)和空間相關

4、函數(shù)等因素對數(shù)值模擬風場的頻率結構和統(tǒng)計特性有重要的影響.③采用該文提出的氣動力時域列式方法計算得到的崖門大橋抖振響應結果與風洞試驗結果趨勢一致、數(shù)值基本吻合,驗證了該文方法的可靠性.該法思路清晰、考慮因素全面、操作性強,有較大的理論價值和很好的工程應用前景,值得在橋梁抗風工程實踐中推廣應用.④在設計基準風速作用下,除獨塔階段外崖門大橋其它施工階段及成橋階段的抖振響應值均保持在一個合理范圍之內(nèi),結構安全可靠.⑤無論是施工階段還是成橋階段