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大跨度悬索桥缆载吊机抗风性能研究

王凌鹏  
【摘要】:缆载吊机作为加劲梁架设的高效设备在大跨度悬索桥的施工建设中有着十分重要的作用。由于缆载吊机处于比桥面风速高出许多的高空,将经常遭遇强风作用,因此其抗风设计参数要显著大于主梁的值。鉴于缆载吊机的安全性直接关系到桥梁的施工进度和施工安全,因此通过风洞试验及计算分析对其抗风性能进行检验及评估是必要的。 本论文以西堠门大桥为工程背景,通过风洞试验和计算分析评估了缆载吊机在强风条件下的抗风性能。主要完成了以下几个方面的工作: (1)基于缆载吊机刚性模型,采用四点杆式天平同步测力的方式,通过风洞试验获得了不同工况组合下(不同风向角和风攻角)下吊机三个方向(横桥向、顺桥向和竖向)的风荷载并换算得到体型系数,分析了吊机所受风荷载随风向角和风攻角变化的规律,明确了吊机最不利风荷载工况。 (2)应用谐波合成法编制程序对缆载吊机在设计风速时的紊流风场进行了模拟,基于Davenport准定常假设建立了吊机动力风荷载模型。采用有限元分析程序,对其进行了最不利荷载组合的动力风荷载时程分析。 (3)在试验得到的体型系数基础上,按照《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004)取对应的静阵风系数得到吊机的静阵风荷载(规范方法),对其进行了静阵风荷载响应分析,并将计算结果与上述时程分析的计算结果作了对比。 (4)基于等效静力风荷载概念,提出了线弹性结构等效静力风荷载实用方法。运用此方法计算时,等效目标响应峰值既可以是结构的频域方法分析结果也可以是时域方法分析结果。分别采用实用方法和阵风因子法计算了吊机在设计风速下的等效静力风荷载。 (5)对吊机作了结构强度和倾覆稳定性两方面的抗风设计验算,综合分析得出吊机在强风条件下具有良好的抗风性能和足够的安全性。


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