鋼桁架懸索橋抖振響應及其影響參數(shù)分析.pdf

1、鋼桁架梁及流線型鋼箱梁是懸索橋加勁梁的常用形式。鋼桁梁具有剛度大、能夠適應雙層橋面的特點，是公鐵兩用懸索橋加勁梁的首選形式。在架設困難的山區(qū)及峽谷修建的大跨度懸索橋通常也采用鋼桁梁。鋼桁梁透風性好，不容易發(fā)生渦激共振，而且可以通過增設上、下穩(wěn)定板等氣動措施提高顫振性能。然而鋼桁梁構(gòu)件眾多，擋風面積大，在自然脈動風作用下的抖振響應將更加顯著。此外，一些用于提高顫振穩(wěn)定性的氣動改良措施也會加劇抖振響應。本文以正在修建的湖南澧水大橋(主跨為8

2、56m)為工程背景，采用加勁梁節(jié)段模型試驗與橋梁頻域抖振計算相結(jié)合的方法研究了鋼桁梁懸索橋的抖振性能。主要內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 (1)鋼桁梁的等效扭轉(zhuǎn)質(zhì)量矩計算是建立魚骨型單主梁簡化模型的基礎。針對直接計算桁梁等效慣性矩的困難，給出了一種基于有限元動力分析的簡化計算方法。這一方法通過在桁梁附加扭轉(zhuǎn)質(zhì)量矩前后的動力特性變化，來反算桁架梁自身扭轉(zhuǎn)質(zhì)量矩。算例分析驗證了這一方法具有很高的精度。
　　 (2)基于等效單主梁模型

3、，應用Davenport準定常抖振分析方法，按平方和開方(SRSS)對澧水大橋進行了順風向、橫風向及扭轉(zhuǎn)方向抖振響應的頻域分析，計算時氣動阻尼按準定常方法計算。結(jié)果表明，抖振位移主要由主梁各方向的一階振動模態(tài)控制，高階模態(tài)的參與效應很小；而對于抖振加速度，高階模態(tài)有較大參與。并采用時程分析法對SRSS的頻域分析結(jié)果進行了驗證。
　　 (3)研究了氣動導納、定常及非定常自激氣動力、脈動風速的空間相關性、水平及豎向脈動風速互譜等風場

4、及氣動參數(shù)對抖振響應的影響。結(jié)果表明：(a)考慮氣動導納后抖振響應顯著減小，脈動風速的空間相關性及風速的互譜都會顯著地影響結(jié)構(gòu)抖振響應；(b)準定常自激力描述豎向及側(cè)向模態(tài)的氣動阻尼具有足夠的精度，但描述扭轉(zhuǎn)模態(tài)的氣動阻尼還存在很大的近似性。
　　 (4)地貌粗糙度對風振的影響具有雙重效應：粗糙的地貌在降低平均風速的同時卻增加了紊流度。從水平脈動風速譜出發(fā)，本文推導分析了我國公路橋梁抗風設計規(guī)范中的四類地貌(不同地貌粗糙度z0)