超大跨度斜拉桥施工全过程抗风稳定性研究

来源 :浙江工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangxiaojuan
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目前,随着桥梁设计理论不断成熟以及新的施工工艺和新型材料的涌现,大大促进了斜拉桥向超大跨径方向不断发展,千米级跨径的斜拉桥已经出现,而更大跨径的斜拉桥也在规划中。随着斜拉桥跨径的增大,结构的刚度及其稳定性将下降,同时还拉长了桥梁建设周期。施工状态的大跨度斜拉桥,由于结构体系处于不断转换中、并尚未形成最终状态,可能会出现比成桥后更为不利的状态:结构刚度小,变形大,风致振动响应大,稳定性差的情况。因此,抗风稳定性作为大跨度斜拉桥施工和设计需要考虑的重要问题,将是影响未来超大跨度斜拉桥的建设的重要因素,为确保斜拉桥安全顺利地施工,需要对施工状态斜拉桥的抗风稳定性进行深入系统的研究。本文以目前世界上跨径最大的斜拉桥——苏通长江大桥为工程背景,对其施工全过程的抗风稳定性进行了分析,并揭示了其抗风稳定性的演变规律。研究成果对未来的超大跨度斜拉桥的抗风设计和施工具有一定的理论指导意义和参考应用价值。本文分别采用基于CR列式法的结构三维几何非线性有限元分析程序GNFEA、基于子空间迭代法的结构动力特性分析程序SDCA、结构三维非线性空气静力分析程序BSNAA以及桥梁结构三维颤振分析程序BSFA,对苏通长江大桥的成桥阶段和施工全过程进行了初始状态确定、动力特性、空气静力和动力稳定性等分析,揭示了超大跨度斜拉桥施工全过程结构的动力特性和抗风稳定性的变化规律及其机理。研究表明:随着桥面主梁拼装的不断推进,(1)结构的自振频率在施工前期下降幅度较大,但在施工后期下降的幅度较小,并出现较多的侧弯-扭转耦合振型,同时临时墩的架设可以提高结构的竖弯频率;(2)结构的静风失稳风速呈单调下降趋势,结构最低静风失稳风速出现在最大单悬臂阶段;(3)结构的颤振失稳风速呈下降趋势,最低颤振失稳风速出现在成桥阶段,临时墩的架设和边跨合拢对结构的颤振稳定性有提升作用。
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