窄桁架悬索桥颤振稳定性研究

论文摘要

悬索桥可以充分利用材料的强度,并具有用料省、自重轻的特点,因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大,跨径可以达到1000米以上。悬索桥的主要缺点是刚度小,在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动,需注意采取相应的措施。随着跨径增大,结构的刚性越来越柔；钢材的使用,又使结构的自重减轻、阻尼相应减小,继而提出了如何改善大跨度桥梁抗风性能问题。在大跨度桥梁的设计中,必须确保其颤振临界风速高于桥址处的颤振检验风速,以避免灾难性的颤振失稳现象。在某些情况下,由于其它条件难以对桥梁的基本断面形式进行较大的调整而颤振临界风速又达不到要求时,采用颤振控制措施就成为唯一可行的方案。通常从三个方面考虑,即结构措施、气动措施和机械措施。结构措施的目的主要是为了提高结构的扭转刚度,增大结构的扭转振动频率,改变结构动力特性,提高桥梁静、动力稳定性,以此提高结构的抗风稳定性。气动措施是通过选择空气动力稳定性好的断面或在桥梁的梁、塔等结构元素的断面形状由于种种要求将非常复杂,往往不能充分满足抗风要求时,对结构的截面形式进行修改或者附加一些外部装置,从而改善结构周围的绕流状态,减小气动力,降低风致振动幅度,提高抗风稳定性。机械控制措施主要是在加劲梁上安装一些辅助装置来增大结构的阻尼,或者在结构上附加一定质量的重物来提高结构的气动稳定性从而降低风振响应。目的就是为了减小桥梁结构整体或部分构件的振动输出。本文以赛吾迭格尔大桥、刘家峡大桥为研究依据,研究结构措施和气动措施对桁架悬索桥颤振临界风速的影响。新疆桥在原有设计方案通不过的情况下,对抗风缆、中央扣以及各种桥面结构的抗风措施做了实验研究；刘家峡大桥在原有设计方案通不过的情况下,对上、下中央稳定板、导流板、防撞栏细部构造以及防撞栏高度变化做了实验研究,在各种组合方案中,选择了最为经济、美观、有效的方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 悬索桥概述
• 1.2 桁架加劲梁悬索桥的发展
• 1.3 桥梁的风致振动问题
• 1.4 桥梁颤振研究与理论发展
• 1.5 论文研究的主要内容
• 第二章 桥梁颤振稳定性研究理论
• 2.1 概述
• 2.2 桥梁颤振影响因素
• 2.3 颤振检验风速与颤振临界风速
• 2.4 桥梁颤振的基本理论
• 2.5 提高桥梁颤振稳定性措施
• 2.5.1 结构措施
• 2.5.2 气动措施
• 2.5.3 机械措施
• 第三章 结构措施对颤振稳定性的影响
• 3.1 工程概述
• 3.1.1 赛吾迭格尔大桥概述
• 3.1.2 赛吾迭格尔大桥试验介绍
• 3.1.3 抗风措施
• 3.2 抗风缆系统
• 3.2.1 改变抗风缆拉杆与水平方向夹角
• 3.2.2 改变抗风缆拉杆长度
• 3.2.3 改变抗风缆张力
• 3.2.4 原设计方案加水平抗风缆
• 3.3 原设计方案主梁加宽加高
• 3.4 原设计方案加中央扣并降主缆高度
• 3.5 综合抗风措施
• 3.5.1 原设计方案模拟栏杆作用、加中央扣、降主缆高、加密45°抗风缆拉杆
• 3.5.2 增加综合抗风措施后的抗风稳定性
• 3.6 本章小结
• 第四章 气动措施对颤振稳定性的影响
• 4.1 工程概述
• 4.1.1 刘家峡大桥概述
• 4.1.2 刘家峡大桥试验介绍
• 4.1.3 抗风措施建议
• 4.2 中央稳定板
• 4.3 导流板
• 4.4 防撞栏细部构造
• 4.5 防撞栏高度
• 4.6 本章小结
• 第五章 阻尼对颤振稳定性的影响
• 结论
• 参考文献
• 致谢