斜风作用下大跨度悬索桥施工阶段静风稳定性分析

• 作 者: 余天程
• 出 处: 浙江工业大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 斜风 大跨度悬索桥 施工期 静风稳定性 主梁架设顺序

随着悬索桥跨度的不断增加,对风也越来越敏感,尤其在施工阶段,已拼装梁段长度有限,二期荷载未增加,结构刚度小,抗风稳定性问题更加严峻。目前研究中通常假设来流风方向与桥跨正交时最不利,但桥址处的强风通常是偏离桥跨法向的斜风,风洞试验也表明斜风作用将会降低悬索桥成桥状态的抗风稳定性。为了准确地了解大跨度悬索桥施工期的静风稳定性能,有必要进行斜风作用下大跨度悬索桥施工期静风稳定性分析。首先,本文介绍了大跨径悬索桥施工期抗风研究现状,阐述了斜风作用下大跨径悬索桥施工期静风稳定性分析的必要性。在斜风作用下,准确地考虑静风效应、结构几何非线性等影响因素,建立了斜风下大跨度桥梁静风稳定性分析方法及其计算程序SNAA-SW。其次运用有限元分析软件Midas/Civil,以润扬长江大桥南汊悬索桥为工程背景,建立三维有限元模型,对其成桥状态和空缆状态进行分析。随后针对主梁从跨中至两侧桥塔对称拼装、从两侧桥塔至跨中对称拼装以及主梁从跨中和两侧桥塔同时相向对称拼装三种不同施工方案进行各施工阶段结构理想状态分析。再次,采用斜风下大跨度桥梁非线性静风稳定性分析程序进行成桥状态的悬索桥静风稳定性分析,探讨了斜风作用对成桥状态悬索桥静风稳定性的影响。最后,采用斜风下大跨度桥梁非线性静风稳定性分析程序计算了斜风下三种主梁拼装方案下施工全过程的静风失稳临界风速,分析了不同方案下静风稳定性的演变规律,对比分析了各施工方案的合理性,探讨了斜风作用对施工期悬索桥静风稳定性的影响。研究结果表明:(1)大跨度悬索桥采用主梁从两侧桥塔至跨中对称拼装时,结构的线形以及内力变化较为平稳,在斜风作用下有良好的静风稳定性,是较为理想的主梁施工方案。(2)斜风作用下的悬索桥静风稳定性受到风攻角和风偏角影响不同,风攻角的改变会导致静风失稳形态的改变,而风偏角的变化可以显著的影响结构的静风稳定性。(3)悬索桥成桥和施工阶段最低静风失稳临界风速常发生在斜风下,可能会较法向风带来平均3.8%和5.4%的减幅,因而,大跨度悬索桥施工期静风稳定性分析必须考虑斜风作用。