强风环境中下行式移动模架抗风性能研究

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移动模架施工法具有不影响桥下交通、梁体浇筑质量高、省工省料、建造速度快、作业安全等优点,在中小跨径多跨连续梁桥中应用广泛,尤其适用于峡谷、滩涂、河流等地面状况较复杂的高墩桥梁的现浇施工。随着移动模架的工作高度和跨越长度不断增长,其抗风敏感性逐渐增强。我国东南沿海受台风和亚热带季风的影响严重,6级以上强风(指风速超过10.8m/s的风)每年占比较高,对移动模架的施工安全和周期产生较大影响,为保证结构安全与施工进度,有必要对其在强风环境中的抗风性能展开研究。本文选取具有代表性的MSS50下行式移动模架为研究对象,采用理论分析、数值计算和风洞试验相结合的方法对其在强风环境中的抗风性能进行了系统研究,主要工作如下:(1)移动模架抗风研究综述:首先,简要介绍了移动模架的结构特点、施工流程与发展历程;其次,详细介绍了移动模架抗风研究的国内外现状;最后,总结移动模架抗风研究的现有不足,并提出了本文的研究内容与技术路线。(2)结构动力特性分析:采用有限单元法对MSS50下行式移动模架开模和合模最不利工况进行了精细化模拟,并通过模态分析获得结构的主要振型和频率,作为结构风洞试验和风振响应分析的基础。(3)节段模型测力风洞试验:采用3D打印技术分别制作了缩尺比为1:64的MSS50下行式移动模架合模和开模工况时的刚体节段模型,并进行了均匀流场中-8°~8°风攻角的测力试验,获得移动模架不同工况下的静风三分力系数及其变化率。(4)下行式移动模架抖振响应分析:建立了MSS50下行式移动模架等效简化模型,并以节段模型测力风洞试验结果为基础,分别采用规范方法和频域方法对结构抖振响应进行了计算和分析。(5)下行式移动模架气弹模型风洞试验:设计制作了缩尺比为1:32的MSS50下行式移动模架合模和开模工况时的气动弹性模型,并分别进行了均匀流场和Iu=15%的均匀紊流场中的全桥气弹模型风洞试验,获得移动模架不同工况时的位移响应—风速变化曲线,并对其颤振、涡振和抖振性抖振能进行了检验分析;最后以试验结果为基准,对抖振响应规范计算方法和频域计算方法的可靠性进行了评估。
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