千米級跨徑斜拉橋施工過程顫振特性分析.pdf

1、隨著橋梁設(shè)計理論的成熟以及新型材料的出現(xiàn)，斜拉橋跨度越來越大，已經(jīng)出現(xiàn)了千米級跨徑斜拉橋?？鐝皆龃蟮耐瑫r斜拉橋結(jié)構(gòu)體系越來越柔，結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)穩(wěn)定性也在下降。同成橋運營狀態(tài)相比，雖然斜拉橋的施工建設(shè)周期并不是很長，但是在施工架設(shè)階段，由于橋梁的結(jié)構(gòu)體系處于不斷轉(zhuǎn)換中，尚未形成最終狀態(tài)，可能會出現(xiàn)比成橋后更為不利狀態(tài)：剛度小、穩(wěn)定性差、風(fēng)振響應(yīng)大等。因此為了確保施工過程安全順利地進行，需要對千米級跨徑斜拉橋施工階段進行抗風(fēng)穩(wěn)定性分析。顫振作為

2、橋梁風(fēng)致振動的一種，一旦發(fā)生就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生毀滅性的破壞。本文主要對斜拉橋施工階段的顫振穩(wěn)定性進行研究。
　　對于千米級跨徑的斜拉橋施工過程的顫振穩(wěn)定性考察，本文采用三維全模態(tài)顫振分析方法。首先利用Scanlan的自激氣動力模型模擬空氣作用力，自激氣動力經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化變?yōu)榈刃Ч?jié)點荷載，然后以矩陣形式表達出來。利用ANSYS自帶的矩陣單元輸入自激氣動力，這樣就在有限元中建立了結(jié)構(gòu)單元和自激氣動力單元組成的系統(tǒng)，將顫振問題轉(zhuǎn)換成了對這

3、個系統(tǒng)的模態(tài)分析問題。通過系統(tǒng)模態(tài)分析得到的結(jié)果就可以判定顫振臨界狀態(tài)。
　　本文以蘇通長江大橋為背景，劃分斜拉橋的施工階段，建立與各施工階段對應(yīng)的模型，對模型做了不計阻尼的動力特性分析，得出了各施工階段的結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)；然后計入阻尼與氣動力作用，對模型作了顫振分析得到顫振臨界風(fēng)速，并總結(jié)了蘇通橋施工過程中動力特性和顫振特性的變化規(guī)律。
　　研究表明：
　?。?）隨著施工的推進，結(jié)構(gòu)的自振頻率呈下降趨勢，其中施工初期下