理论教育 西部山区大跨度悬索桥风致振动研究成果

西部山区大跨度悬索桥风致振动研究成果

时间:2023-10-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:Seo 等分别应用蒙特卡洛法和拟蒙特卡洛法预测计算了因气动弹性加载而引起的大跨度桥梁抖振响应误差。张茜等对杭州湾跨海大桥北通航孔斜拉桥施工中最大双悬臂及最大单悬臂状态进行了风致抖振响应时域分析。胡俊等根据实测风速风向分布规律分析了大跨悬索桥的抖振疲劳寿命,对风雨共同作用下的大跨度悬索桥加劲梁进行了抖振响应分析。

西部山区大跨度悬索桥风致振动研究成果

桥梁的抖振是指桥梁在湍流场作用下的被迫随机振动,它会导致疲劳破坏,影响车辆在桥上行驶的安全性和行人过桥的舒适性。

1)国内外研究现状

国外学者Scanlan 等在颤振分析理论的基础上提出了准定常气动力抖振模型。 Lin 等在随机振动理论的基础上,用卷积积分表达自激力。 Jain 等在Scanlan 的研究基础上引入了颤振导数导致的气动耦合及模态交叉产生的力学耦合。 Katsuchi 等在Jain 的基础上又做了改进,分析了明石海峡大桥多模态耦合的颤振和抖振响应。 Xu 等结合虚拟激励法提出了能够全面考虑固有模态及模态间耦合效应的抖振分析方法。 Kovacs 等和Boonyapinyo 等分别用不同的方法模拟风速,对海格兰德大桥(Helgeland Bridge,主跨为425 m)和明石海峡大桥(Akashi Kaikyō Bridge,主跨为1 991 m)进行了时域抖振分析。 Chen 等和Ding 等都应用时域法对大跨度悬索桥进行了抖振分析,Chen 将抖振力用有理函数表示,Ding 突出了各种非线性因素。 Karmakar 等模拟了非服从高斯分布的风速,应用模拟结果对文森特·托马斯大桥(Vincent Thomas Bridge,主跨为457 m)进行了抖振响应分析。 Seo 等分别应用蒙特卡洛法和拟蒙特卡洛法预测计算了因气动弹性加载而引起的大跨度桥梁抖振响应误差。 Phan 等通过研究,发现了扁平钢箱梁的腹板的位置,角度和长度对悬索桥的模态起着控制作用,因此,其对悬索桥的颤振和抖振有较大影响。 Kim 等通过CFD 数值模拟技术建立了三维实体桥梁模型分析桥梁抖振响应,发现其分析结果与传统二维振动分析一致,可以用来代替传统的风洞试验分析桥梁的振动特性。 Domaneschi 等应用ANSYS 软件研究了考虑和不考虑鲁棒性时调谐质量阻尼器抑制悬索桥抖振响应的差别。

近年来,国内学者对桥梁抖振分析也进行了较为深入的研究:王浩等对台风作用下的苏通长江公路大桥、实测脉动风速谱与规范风速谱下和有无桥塔风下的润扬长江大桥的抖振响应进行了研究。 应用ANSYS 中的matrix27 矩阵形式的输入来表达气动自激力,实现了直接由风环境数据得到大跨度桥梁抖振响应的时域分析。 龙晓鸿等通过Geodatis 改进型的谱表示法模拟脉动风分析了四渡河特大桥的抖振响应。 张茜等对杭州湾跨海大桥北通航孔斜拉桥施工中最大双悬臂及最大单悬臂状态进行了风致抖振响应时域分析。 李少鹏等利用Davenport 提出的相干函数经验式计算了自然大气紊流场中抖振力的相关性并进行了验证。胡俊等根据实测风速风向分布规律分析了大跨悬索桥的抖振疲劳寿命,对风雨共同作用下的大跨度悬索桥加劲梁进行了抖振响应分析。 马存明等通过测压法,用三维导纳分析了桥梁抖振。 刘明、赖马树金、韩万水、赵凯、晏致涛、李宁、彭丹、张志田、胡钢、杨转运、喻梅、黄国庆等也对大跨度桥梁抖振响应进行了分析,分析时考虑了几何非线性、气动自激力、风速谱、气动导纳、多模态、斜风效应、模态耦合效应、山区非平稳强风等多种因素的影响。 李立、马麟等综合了时域分析和频域分析的优点,用时频混合法分析了大跨度桥梁在脉动风激励下的抖振响应。(www.daowen.com)

2)开展西部山区桥梁抖振研究的必要性

处于西部山区的桥梁,其风环境特性与《规范》中所给出的四类地表类别所对应的特性明显不同,如果按照《规范》规定的风特性参数进行抖振计算,与实际情况会发生较大的出入,若实际中脉动风较《规范》中大,可能会引起悬索桥节点部位的疲劳破坏进而引发安全事故,同时对桥上行驶车辆的舒适度也会产生很大的影响。 因此,应根据实际测量出的风环境特性参数——西部山区的悬索桥进行抖振计算,研究西部山区风特性参数下与规范中风特性参数下桥梁抖振响应的区别,可以为西部山区桥址处的宽体式钢箱梁悬索桥的设计、施工和运营提供一定的参考。 文中在风⁃汽车⁃桥梁振动系统中的侧翻力学模型中,考虑了桥梁抖振所产生的水平惯性力及竖向惯性力,因此研究桥梁的抖振响应是风⁃汽车⁃桥梁系统振动研究的前提。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈