大跨度斜拉桥的静风失稳特性.pdf

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1、第28卷第8期公路交通科技V01．28No．82011年8月JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentAug．2011dol：10．3969／j．issn．1002—0268．2011．08．013大跨度斜拉桥的静风失稳特性赵凯h2，李永乐1，欧阳韦1’3，廖海黎1(1．西南交通大学土木工程学院，四川成都610031；2．中交公路规划设计院有限公司，北京100088；3．中国水电建设集团路桥工程有限公司，北京t00048)摘要：大跨度桥梁发生静风失稳的临界风速可能低于动

2、力失稳的临界风速。结合斜拉桥的结构特点，振讨了已有的非线性失稳分析方法，提出了一种静风失稳的复舍标准判断方法，基于MSC．MARC和Python脚本语言，综合考虑结构几何非线性和静风荷载非线性影响，探讨了大跨度斜拉桥空气静力失稳特性。结果表明：升力系数和力矩系数在大跨桥梁静力失稳全过程分析中起到关键作用；风速达到或接近失稳临界风速时，大跨度斜拉桥梁的结构非线性问题十分突出，静力失稳表现为十分明显的弯扭耦合形态。关键词：桥梁工程；稳定性；非线性；斜拉桥；静风荷载中图分类号：U448．27文献标识码：A文章编号：1002—0268(2011

3、)08—0067—06AerostaticInstabilityCharacteristicofLong··spanCable--stayedBridgesZHAOKail”，LIYonglel。OUYANGWeil”，LIAOHailil(1．SchoolofCivilEngineering，soutllw∞tJiaotongUniversity，ChengduSichuan610031，China；2．CCCCHighwayConsultantsCo．，眦，Beijing100088。China；3．SinohydroRoadBri

4、dgeEngineeringCo．，眦，Beijing100048。China)Abstract：Thecriticalwindspeedoftheaerostaticinstabilityoflong-spanbridgesmaybelessthanthatoftheaerodynamicinstability，Basedonthediscussionoftheexistingnonlinearaerostaticinstabilityanalysis，acompositecriterionforjudgmentofaerostati

5、cinstabilitywaspresentedaccordingtostructurecharacteristicstheofcable-stayedbridges．Withconsiderationofeffectsofgeometricnonlinearityandtheaerostaticloadnonlinearity，theaerostaticinstabilityofalong-spancable-stayedbridgeWR8analyzedbasedonMSC．MARCandPythonscripts．Thisresu

6、ltshowsthat(1)windliftcoefficientandmomentcoefficientplaythekeyroleinthewholeprocessanalysisofaerodynamicinstabilityofthebridge；(2)a8nonlinearityisusuallysignificantforlong·spancable—stayedbridgesunderthecriticalwindspeed，thegeneralcharacteristicofstaticinstabilityisbend

7、—torsionform．Keywords：bridgeengineering；stability；nonlinearity；cable·stayedbridge；aerostaticload0引言空气静风作用会使桥梁产生弯曲和扭转变形，在较高风速下，结构的大变形效应比较突出，一方面通常会显著降低结构几何刚度，另一方面随着主梁扭转角度增大风荷载大小将发生变化．从而反过来进一步增大结构变形，最终导致结构静力失稳。Hirai(1967)首先在全桥模型风洞试验中观察到了悬索桥的静力扭转发散现象，此后国内外学者‘1-6]对桥梁静风稳定现象进行了

8、初步探讨，研究表明大收稿日期：201l-01-03基金项目：国家自然科学基金项目(90915006)；教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET一06—0802)；四川省杰出青年学科带头人计划项目(2009