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高墩大跨连续刚构双幅桥风致干扰效应研究

汪洁  
【摘要】: 近几年,西部地区高速公路网大规模向黄土沟壑地区延伸,当公路线路穿越崇山峻岭和高原沟壑区时,高墩大跨的连续刚构桥常成为首选桥型。而且随着交通量的增大,大跨连续刚构桥除了具有墩高、跨度大的特点之外,还常采用上、下行的分离式布置,即采用双幅桥。对于双幅桥结构的高墩大跨连续刚构桥,在强风作用下有可能产生较大的尾流振动,因此考虑气流的遮挡和干扰,系统地研究双幅桥相互间的气动干扰效应,具有十分重要的意义。 本文在研究单幅连续刚构桥梁对风反应特点的基础上,筛选了双幅桥之间的位置、风向角和攻角等各种影响双幅桥干扰效应的因素,设计了试验方案,首次系统全面地进行了连续刚构双幅桥的静力和动力干扰效应风洞试验研究,所采用的试验方法和试验结论对于研究类似桥梁结构的干扰效应有一定参考价值。 通过双薄壁空心墩和不同主梁节段的测力风洞试验,并引入气动干扰因子来研究连续刚构双幅桥静力三分力系数的气动干扰问题。分析表明:上下游三分力系数与单桥的三分力系数相比均有所变化,且下游三分力系数变化明显,表现出遮挡效应和尾流干扰效应;不同的主梁断面形式、双幅桥之间的净间距、顺桥向错位、风攻角和风向角对双幅桥三分力系数干扰效应均有影响。试验得到的参数变化时桥墩和主梁三分力系数的一系列数据,将为工程技术人员在计算桥梁静风荷载时正确地估计双幅桥相互之间的影响提供理论参考和依据。 在测力试验的基础上,进行静风响应干扰效应计算分析,分别对双幅桥施工阶段和成桥阶段的静风响应进行计算,并与单桥时的静风响应进行对比,定量的分析了干扰效应对位移响应和内力响应的具体影响。 采用气动弹性模型试验方法研究了施工最大双悬臂状态动力气动干扰效应,得到了双幅桥不同净间距、顺桥向错位、高差、不同风向角和攻角等多种工况下的风致振动位移响应,分析了上述各因素对双幅桥间的动力干扰效应的影响,结果表明,双幅桥的水平振动响应与单幅桥相比,上游变化不大,下游响应都有不同程度的降低。


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