混凝土斜拉橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性范文

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《廣東建材雜志》2014年第十期

1橋梁結(jié)構(gòu)動力特性計算分析

利用Midas/CiVil2012建立全橋有限元模型，對施工最大單懸臂、施工最大雙懸臂及成橋狀態(tài)橋梁結(jié)構(gòu)動力特性進行了計算分析。其中主梁、主塔、過渡墩、承臺、樁基均采用梁單元模擬，斜拉索采用桁架單元模擬，掛籃及橫隔采用節(jié)點荷載進行模擬。根據(jù)大橋所處場地及橋跨結(jié)構(gòu)特點，約束情況如下：在縱橋向采用半漂浮體系，即在每個主塔橫梁支座附近設(shè)置縱向限位擋塊，以抑制主梁的瞬間變形，保證行車的舒適性；在橫橋向塔、梁之間設(shè)置兩個限位支座；在豎向采用連續(xù)支承體系，塔、梁間及邊墩設(shè)置縱向滑動支座提供豎向約束。

2顫振穩(wěn)定性分析

根據(jù)《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范》（JTG/TD60-01-2004），主跨為250m的斜拉橋不用計算靜力穩(wěn)定性；主梁寬高比B/H=36.5/3=12.17>4，可不驗算混凝土主塔自立狀態(tài)下的馳振穩(wěn)定性；混凝土主梁斜拉橋可不考慮渦激共振的影響；抖振需通過風(fēng)洞試驗測定或者數(shù)值模擬技術(shù)計算其氣動力參數(shù)，根據(jù)本橋?qū)嶋H情況無必要做此項試驗和數(shù)值模擬。因此，僅需作顫振穩(wěn)定性的驗算。基本風(fēng)速、設(shè)計基準風(fēng)速、顫振檢驗風(fēng)速的確定：

2.1基本風(fēng)速由于本橋所在地氣象站不具有足夠的風(fēng)速觀測數(shù)據(jù)，大橋所在地區(qū)的基本風(fēng)速參照周邊其他橋梁的基本風(fēng)速與《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范》附錄A中的基本風(fēng)速圖表，可以確定基本風(fēng)速V10=33.7m/s。

2.2設(shè)計基準風(fēng)速均安水道特大橋橋址位于佛山市，橋址位置地勢平坦，水面開闊。橋址地表類別劃分為A類。對施工最大雙懸臂和施工最大單懸臂階段的抗風(fēng)穩(wěn)定性檢驗，可考慮風(fēng)速重現(xiàn)期系數(shù)。但考慮到本橋橋址屬于華南沿海臺風(fēng)區(qū)（Ⅳ）,風(fēng)速應(yīng)適當(dāng)提高，偏安全考慮,施工階段基準風(fēng)速取與成橋階段相同。

2.3顫振檢驗風(fēng)速根據(jù)結(jié)構(gòu)動力特性的分析結(jié)果，選取主梁豎向和扭轉(zhuǎn)方向的基頻及對應(yīng)振型，將成橋狀態(tài)等效為彎扭兩自由度系統(tǒng)，同時考慮攻角和形狀系數(shù)的影響，計算顫振臨界風(fēng)速。

3結(jié)論

⑴根據(jù)《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范》、大橋地區(qū)的氣象資料和參照周邊橋梁的資料，橋位處的基本風(fēng)速取為33.7m/s；橋面處的設(shè)計基準風(fēng)速為44.4m/s；成橋狀態(tài)與施工階段的顫振檢驗風(fēng)速為67.2m/s。⑵橋梁結(jié)構(gòu)動力分析表明成橋狀態(tài)時的一階對稱豎彎頻率為0.145Hz，一階對稱扭轉(zhuǎn)頻率為1.004Hz；最大雙懸臂時的一階對稱豎彎頻率為0.456Hz，一階對扭轉(zhuǎn)頻率為1.335Hz；最大單懸臂時的一階對稱豎彎頻率為0.132Hz，一階對稱扭轉(zhuǎn)頻率為1.276Hz。成橋階段的扭彎比最大。⑶顫振分析結(jié)果表明，均安水道特大橋主橋無論在成橋狀態(tài)或施工最不利狀態(tài)均滿足顫振穩(wěn)定性要求，且有較大的富余度，具有足夠的抗風(fēng)穩(wěn)定性。

作者：胡正濤單位：廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司