杭州湾跨海大桥风荷载响应.docx

杭州湾跨海大桥风荷载响应胡晓伦陈艾荣韩万水杨鸿波(同济大学土木工程学院,上海200092)摘要:对杭州湾大桥进行了全桥气弹模型风洞试验,实测了不同风攻角、偏角和施工阶段的静风和抖振位移响应,同时布设动态应变片,直接测量了桥塔根部的风载内力.探讨了斜拉桥静风响应和非线性抖振时域分析的计算方法,计算结果与风洞试验值进行了对比,吻合情况较好.分析结果表明:斜拉索的风荷载计算模式对静风响应有较大影响;气动导纳采用Sears函数,可能会得到偏危险的结果;塔根抖振内力基本上随着风偏角的增大而减小,但主梁跨中抖振位移响应不符合这一规律;最大双悬臂状态为抗风最不利状态,施工时务必采取抗风措施.关键词:杭州湾大桥;气弹模型;抖振;风荷载;时程分析;斜拉索中图分类号:U448.27;TU317+.1文献标识码:A文章编号:1001-0505(2005)增刊(I)-0075-05WindloadresponseofHangzhoubaybridgeHuXiaolunChenAirongHanWanshuiYangHongbo(CollegeofCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:ThewindtunneltestsoftheaeroelasticmodelofHangzhoubaybridgewerecompleted,measuringthestaticwindresponsesandthebuffetingresponsesundervariouswindattackangles,yawanglesandconstructionstages.Meanwhile,theinternalforcesofpylontowersweremeasuredusingdynamicstraingages.Thepaperdiscussestheanalysismethodofstaticwindandbuffeting,andcomparestheacquiredresultwiththetests.Itisshownthatthecalculationmodeofwindloadinthecablehasremarkableinfluenceonthestaticwindresponse;gustresponsescalculatedusingSearsaerodynamicadmittancefunctionmayleadtoinsecureresults;thebuffeting-inducedinternalforcesinthebottomofpylontowersgenerallydecreaseaswindyawangleincreases,butthedisplacementresponsesatthemid-spanofdeckdonotfollowthisrule;themaximumdoublecantileverstageisthemostdangerousstateforwindresistance.Keywords:Hangzhoubaybridge;aeroelasticmodel;buffeting;windload;timedomainanalysis;cable杭州湾大桥跨越杭州湾海域,连接嘉兴、宁波2市,全长约35.7km,为目前世界上最长的跨海大桥,包含南航道和北航道2座大跨度桥梁.其中北航道为钻石型双塔斜拉桥,主跨为448m,采用流线型闭口钢箱梁主梁断面.杭州湾大桥是一项特大型交通工程,地处我国台风频袭的浙江沿海地区,主桥是整个交通工程中的咽喉,整个施工期间和成桥运营阶段的抗风安全性能至关重要.为确保大桥的抗风安全,有必要通过风洞试验、理论分析等手段评价大桥的抗风安全性能,根据前期分析和节段模型风洞[1-3]试验结果,选用北航道桥进行全桥气弹模型风洞试验研究.1成桥阶段的抖振时域分析大跨度桥梁抖振时域分析主要包括:桥址处的风场模拟、气动力表达式和抖振响应计算.1.1风场模拟作用在桥梁上的脉动风速可以视为一维多变量的平稳高斯随机过程.根据Shinozuka等人[4]的研究,模拟一维n变量随机过程样本的算法可以由下式表示:收稿日期：2005-05-16.作者简介：胡晓伦(1974—),男,博士生，aluntj@;陈艾荣(联系人),男，博士，教授，博士生导师，A.R.chen@.76东南大学学报(自然科学版)第35卷jNfj(t)?2(Δω)∑∑Hjm(ωml)cos(ωmlt?θjm(ωml)?φml)j?1,2,...,n(1)m?1l?1式中,N为一充分大的正整数;频率增量Δω?ωup/N,ωup为截止圆频率;φml为均匀分布