钢桁梁悬索桥的抗风试验研究

摘要

钢桁式结构所具有的构造特点、抗风特点以及技术经济指标的优势，使其在我国沿海地区桥梁建设中时常出现，随着交通事业的发展这种结构更多出现在我国中西部交通建设中。本文以宜恩公路四渡河钢桁加劲梁悬索桥为工程背景,研究这种环境条件下大跨悬索桥施工阶段及成桥运营状态的抗风稳定性等问题.通过桁架加劲梁钢悬索桥四渡河大桥设计风速参数的研究、结构动力特性分析和风洞试验研究，取得如下结论：(1)桥位所在地的基本风速为25 m/s，设计基准风速25 m/s，颤振检验风速40m/s，静力扭转发散检验风速42m/s。显然这些设计风速参数都比按规范要求低很多。(2)结构动力特性分析表明，原钢桁架与混凝土桥面板和正交异性钢桥面板加劲梁方案在成桥状态动力特性方面相差甚小，结构刚度相当。(3)原设计方案成桥运营状态在均匀流场气动稳定性试验中发现若以钢结构阻尼比0.5%计，-3°攻角的颤振临界风速为39m/s，不能满足大桥抗风稳定性检验风速的要求。需采取适当的措施提高其抗风稳定性能。(4)改进方案（增设稳定板并封闭中央分隔带处桥面）能有效提高大桥的抗风稳定性能。试验结果表明这些气动措施能将-3°攻角和0°攻角时结构的颤振临界风速从原来的39 m/s和48 m/s提高到55 m/s和65 m/s，+3°攻角时颤振临界风速将从原先的79m/s反而降至7lm/s，但均能满足大桥的气动稳定性要求。(5)原设计图中已在跨中设置了中央扣，这一措施大大提高了结构的扭转刚度，尤其是反对称扭转刚度。(6)三维结构静风稳定性计算表明，原方案和改进方案的静风扭转和竖向位移发散失稳临界风速为115 m/s左右，远高于静力扭转发散检验风速42m/s。静风稳定性安全储备较大。