小格拉吊桥颤振稳定性分析.pdf

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1、2013年第3期西南公路XINANGONGLU小格拉吊桥颤振稳定性分析卢鹏马盛国陈朝洪刘强(四川恒盛路桥勘察设计院有限公司四川攀枝花617000)【摘要】桥梁结构的颤振是一种危险性的自激发散振动，当实际风速达到临界风速时，振动的桥梁通过气流的反馈作用不断吸取能量从而使振幅逐步增大直至最后导致结构破坏，在工程设计中必须充分重视。以《云南省澜沧江黄登水电站水库淹没区复建小格拉吊桥》为研究对象，详细阐述了悬索桥颤振稳定性分析的方法、过程及风洞实验，其计算及实验结果已为该桥设计及施工提供了依据，对同类型桥梁的颤振稳定性分析具有一定参

2、考价值。【关键词】悬索桥；动力特性；颤振稳定【中图分类号】U448．25【文献标识码】A主缆矢跨比为1／9，跨中主缆中心至桥面高2．0m，主l工程概述缆凤川岸边跨长42．5m，坝尾岸边跨长40．5m，两岸小格拉吊桥是黄登水电站库区淹没公路改复建工主缆倾角均为23。2358”，桥跨处倾角为23。22’l6”，程子项目，为单跨钢管桁梁悬索桥，桥梁主跨280m，成桥时桥面与畜水位高差13．7m(见图1)。图1总体布置图1．1加劲梁上36．8m。塔顶设置上横梁，桥面处设置下横梁。索加劲梁采用钢管桁梁，加劲梁上下弦杆中心距塔采用桩基础

3、，桩基直径+400cm，桩长12m。2．8m，全桥设置两片桁架，两片桁架及主缆横桥向中心间距均为7．2m(见图2)，加劲梁上弦、下弦、腹杆均采用管式结构，管与管之间采用相贯线焊接方式连接。上弦及下弦管内灌注C40混凝土。1．2索塔索塔采用门型钢筋混凝土结构，塔柱截面顺桥向宽3．5m，横桥向宽2．5m。横向内倾为18．664：1，凤川岸桥塔高70．25m，坝尾岸桥塔高53．15m，其中桥面以图2断面布置图西南公路其中，为风速；B为桥面宽度；fa、lh为频颤振试验在均匀流条件下进行。对于成桥状态，率；m为单位长度质量；Im为单位

4、长度质量惯矩；进行了a=0。、+3。、+5。、一3。、一5。五种攻角情况下的试阻尼比；p为空气密度。下标h和oc分别代表竖向验；对于施工状态，进行了d=0。、+3。、+5。、一3。、运动和扭转运动。一5。五种攻角情况下的试验，实验结果见表4。制作节段模型时，严格模拟了主梁的几何外表4直接法颤振试验结果型。确定系统质量参数时，采用等效质量和等效质工况风攻角模型实测风速比实桥颤振形态(。)r(m／s)Vcr(m／s)量惯矩来分析。根据实桥自振特性，对于成桥状+5。>203．00>58．8态，颤振试验按第一对称竖弯(fh=0．41

5、909Hz)和第+3。>203．0O>58．8一对称扭转(fa=0．91187Hz)~个模态组合来确定模成桥0。>203状态．O0>58．8型系统的扭弯频率比fs=fa／fh=2．176)；对于施工状-3。l7．530O525单自由度扭转态按(￡=fa=1．0588／0．54206=1．953)相应模态组合-5。>203．0O>58．8来设计模型系统(见表1、表2)。+5。>203-35>66．8表2成桥状态颤振试验模型设计参数+3。>203_35>66．8施_TO。>203_35>668参数名称符—茧缩尺比实桥值模型模型状

6、态号位要求值实现值-3。>203l35>66．8主梁高Hm1／152．80．1870．187-5。>203_35>66．8主梁宽Bm1／15720．480．48小格拉吊桥的成桥状态和施工状态从一5。到+5。单位长度质量mkg／m1／l52l028745．7245．72时的颤振临界风速均远高于相应的颤振检验风速竖弯频率{hHz5O00．4192．0972．097(成桥状态的颤振检验风速为42．7m／s；施lT阶段的竖弯阻尼比％110．37颤振检验风速35．8m／s)，这说明该桥的颤振稳定性扭转频率如HZ5．000．9l24．6

7、454．645满足要求。扭转阻尼比白％1l0_39扭弯频率比S2．1762．1762．1766结论表3施工状态颤振试验模型设计参数(1)本桥结构特点为：“跨度大、桥面窄、桁参数名称符堕缩尺比实桥值模型模型架矮、柔性大、阻尼小”，风致作用对桥梁颤振稳号位要求值实现值定性影响较大。本文从理论计算和风洞实验两个方主梁高Hm1／152皇0．1870．187面分析了桥梁的颤振稳定性，为同类型桥梁设计提主梁宽Bml／l57．20480．48供了参考。单位长度质量mkg／m1／152441519．6219．62(2)加劲梁上下弦杆灌注混凝

8、土后，提高了桥竖弯频率{hHz4．4760．5422．4262．426梁刚度，有利于提高桥梁的颤振稳定性。竖弯阻尼比％1lO．6(3)小格拉吊桥的成桥状态和施工状态风攻角扭转频率Hz4．4781．0594．7424．742扭转阻尼比盔％l1O．3从一5。N+5。时的颤振临界风速均远高于相应