大跨度猫道风致响应特征及抑振措施研究

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随着我国经济的腾飞,越来越多的大跨度悬索桥不断建成,这对桥梁施工的精确性和安全性有着更高的要求。对于悬索桥来说主缆的架设是其施工的关键,所以猫道作为上部结构施工的临时平台,其安全性与舒适性至关重要。猫道位处悬索桥上方,所在位置风速较大,易发生静风失稳问题。猫道属于轻、柔结构。工人在猫道上进行工作时,猫道的抖振会极大影响操作人员的施工精度甚至威胁工人的生命安全,所以有必要对猫道的稳定性、舒适性及抑制措施进行研究。本文以国内某座大桥的施工猫道为工程实例,制作缩尺比为1:5的猫道节段模型,在XNJD-1风洞进行三分力实验。改变其透风率,测量各个透风率下的三分力系数。接着使用有限元分析软件,建立猫道ANSYS有限元模型和编制猫道静风稳定计算命令流,分析在原始状态下猫道的静风稳定性。然后使用频域法计算猫道的在施工风速下的抖振响应,并对其进行舒适度评价。最后,在猫道上增设各项抑振措施,如改变侧网,底网透风率,小跨跨径,水平拉索,斜拉索,外索等,分析这些措施对猫道抖振响应和舒适度的影响。本文经过分析得出如下结论:猫道阻力系数远大于升力系数;升力矩主要是因为阻力偏心引起。猫道的侧网透风率和底网透风率的改变对猫道的三分力系数有较大的影响。侧网透风率的增大会使得阻力系数和升力矩系数明显减小;底网透风率的增大会让升力系数曲线的斜率减小。经验算该工程实例在设计风速下安全稳定,猫道的横、竖向位移随着风速增加呈非线性增大。当风速达一定值时,横向位移增速变缓。猫道以小跨为单位发生扭转。该猫道在施工风速下横向响应大于猫道的竖向抖振响应。猫道在日间施工舒适度符合要求,但不宜在夜间施工。猫道小跨的跨径对抖振的影响不大,猫道侧网和底网的透风率越大猫道抖振响应越小,舒适度越高;外索能同时抑制猫道的横、竖向响应;水平制振索和斜拉索仅对猫道的抖振横向响应有着不错的抑制效应,水平制振索水平投影长度越长,其抑制作用越明显。
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