【摘 要】
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为研究抗风缆对大跨人行悬索桥非线性静风稳定性的影响,采用风洞试验获取大攻角区间主梁静三分力系数.结合有限元数值模拟计算方法,运用双层迭代算法同步计入悬索桥几何非线性与静风荷载非线性,对420 m主跨人行悬索桥进行了非线性静风响应全过程分析,得到了非线性静风失稳临界风速以及静风位移响应与应力响应.综合分析结果表明:抗风缆是提高大跨人行悬索桥结构刚度的有效结构措施,抗风缆对大跨人行悬索桥动力特性影响显著,可以明显改变大跨人行悬索桥模态发生顺序以及相关频率;不依赖抗风缆结构的大跨人行悬索桥静风稳定性能相对较低,
【机 构】
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山东建筑大学 交通工程学院,山东 济南250101;长安大学 陕西省公路桥梁与隧道重点实验室,陕西 西安710064;长安大学 风洞实验室,陕西 西安 710064
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为研究抗风缆对大跨人行悬索桥非线性静风稳定性的影响,采用风洞试验获取大攻角区间主梁静三分力系数.结合有限元数值模拟计算方法,运用双层迭代算法同步计入悬索桥几何非线性与静风荷载非线性,对420 m主跨人行悬索桥进行了非线性静风响应全过程分析,得到了非线性静风失稳临界风速以及静风位移响应与应力响应.综合分析结果表明:抗风缆是提高大跨人行悬索桥结构刚度的有效结构措施,抗风缆对大跨人行悬索桥动力特性影响显著,可以明显改变大跨人行悬索桥模态发生顺序以及相关频率;不依赖抗风缆结构的大跨人行悬索桥静风稳定性能相对较低,抗风缆能够大幅提高大跨人行悬索桥结构系统刚度和静风稳定性能;抗风缆不仅能够改变大跨人行悬索桥的静风位移发展路径,而且可以改变静风失稳形态,抗风缆悬索桥静风失稳模式是以扭转位移为主的三向耦合变形状态,去掉抗风缆后,静风失稳模式转变为以横桥向位移为主、扭转位移与竖桥向位移为辅的横桥向失稳;抗风缆悬索桥扭转型静风失稳是由主梁扭转位移驱动的缆索系统应力松弛导致的,无抗风缆悬索桥横向型静风失稳是由主梁横桥向位移驱动的悬索桥总体刚度衰减导致的.研究结论可为大跨人行悬索桥抗风设计提供相关参考.
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