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桥梁抗风性能分析简述朱良凯,左会军,刘道龙(上海正石工程造价咨询有限公司,上海200071)【摘要】介绍了桥梁基本结构的抗风性能分析,并以连续刚构桥和斜拉桥为重点介绍了必威体育精装版的研究成果。最后提出了桥梁抗风研究方面存在的几个薄弱点。【关键词】桥梁抗风;风振;风压【中图分类号】TU31113【文献标识码】A郑史雄等人以主跨为190m的预应力混凝土三跨连续刚构桥作为研究对象,通过气弹模型风洞试验,讨论了平行两幅迎风侧梁与背风侧梁的6分力特性,不同风向偏角对刚构桥风致响应的影响。然后结合试验结果和数值计算,比较分析了横向连系对平行两幅梁风致响应的抑振作用。分析表明,对于由平行两幅箱梁组成的大跨度刚构桥,其悬臂施工时将两梁横向相连对减少结构的风振横向响应是十分有效而便利的。气弹模型试验中,由于主梁的竖摆和横摆两基阶模态主要取决于双壁墩的刚度,因而在设计模型时,可仅要求双壁墩满足弹性参数和质量参数一致性条件;主梁满足质量参数一致和墩顶处弹性参数一致性条件。这样设计模型的好处在于,模型主梁制作时不必采用传统分段留有缝隙的做法,从而使模型主梁的气动外形达到与实桥完全几何相似,最大限度地降低对主梁绕流相似性的损害。经流场模拟,均匀流场6分力试验,紊流场中的试验验证了其安全性。并提出结构的风载内力由两部分组成,即风致振动引起和静风荷载引起的内力。对于前一部分内力,可用气弹模型试验所获得的位移换算至实桥,再利用有限元法反演求得。韩万水等人采用离散涡(DVM)及风洞测力方法,确定主梁静气动力系数;采用抖振时域方法,计算最大双悬臂状态时的抖振响应。与风洞试验结果进行对比分析。计算中阻尼系数由气弹模型实测阻尼比确定;由于气弹模型设计中阻尼比相似不能够实现,故修正计算结果,探讨阻尼比对抖振响应的影响;最后采用两种抗风分析方法———阵风系数法和抖振时域分析法,分别对结构进行分析计算。实例分析的计算结果表明,按阵风系数法得到的横桥向响应偏于保守。王中文等人在对虎门大桥辅航道桥悬臂施工阶段风致抖振情况进行理论分析和风洞试验的基础上,介绍悬臂施工阶段结构风致抖振控制的原理和方法。并通过对悬臂施工阶段减振效果和火箭激励现场实测,验证了虎门大桥辅航道桥施工阶段风致抖振控制方法的有效性和可靠性。1桥梁抗风性能分析简介气流绕过一般非流线型外形的桥梁结构时,会产生涡旋和流动的分离,形成复杂的空气作用力。当桥梁结构的刚度较大时,结构保持静止不动,这种空气力作用只相当于静力作用;当桥梁结构的刚度较小时,结构振动得到激发,这时空气力不仅具有静力作用,而且具有动力作用。在过去相当长的时间内,人们把风对结构的作用仅仅看成是一种由风压所引起的静力作用,直到1940年秋,美国华盛顿州建成才4个月的塔科马悬索桥在不到20m/s的8级风作用下发生强烈的振动而坍塌,才结束了单纯考虑风压静力作用的历史。风的动力作用激发了桥梁风致振动,而振动起来的桥梁又可能反过来改变流场和空气力,形成风与结构的相互作用。当空气力受结构振动影响较小时,空气力作为一种强迫力,主要导致桥梁结构的强迫振动———随机抖振;当空气力受结构振动影响较大时,受振动结构反馈作用的空气力则主要表现为一种自激作用,导致桥梁结构的自激振动———颤振或驰振。桥梁风振理论一般可按桥梁风振的不同形式分成4种,即桥梁颤振理论、桥梁驰振理论、桥梁涡振理论和桥梁抖振理论。2桥梁抗风性能分析研究近况211连续刚构桥大跨度刚构桥由于其施工和造价上的优势成为一种很有竞争力的桥型。但由于其上部结构悬臂施工长度大、自重大,墩体又常采用薄壁墩,其最大双悬臂状态的振动频率往往较低,因而风致振动和风致结构内力就成为桥梁设计、施工者们十分关心的问题。闻生、于向东等人通过宜昌长江铁路大桥双悬臂施工中的风荷载计算,提出采用数值模拟计算的方法确定空气静力系数。它无需试验设备,特别是能模拟复杂的几何外形绕流或湍流问题,流场可视性好,现已被越来越广泛地应用到工程研究中,成为桥梁与结构抗风研究的重要手段之一,为大跨度预应力混凝土薄壁柔性墩刚构桥抗风计算提供了一种简便、经济的方法。利用数值模拟得到的空气静力系数,并考虑阵风效应,计算得到了宜昌大桥悬臂施工阶段控制截面的风载内力。[收稿日期]2007-06-18[作者简介]朱良凯(1972～),男,安徽太湖人,学士。1082008106四川建筑第28卷3期·工程结构·212斜拉桥刘世忠等人对国内首次采用环氧全涂平行钢绞线的独塔单索面部分斜拉桥进行了动力特性和抗风稳定性分析。结果表明,最大悬臂施工阶段必须避开当地台风期;成桥状态,虽然拉索不能提供抗扭刚度,由于部分斜拉桥主梁刚度大的特点,表现出良好的抗台风能力。最后得出结论为:(1)最大悬臂施工阶段为桥梁抗风性能最差的状态,弯扭颤振临界风速低于检验风速,因而此阶段的工期安排必须避开当地台