杭州湾跨海大桥北航道桥主塔施工阶段抖振时域分析和安全性评定.pdfVIP

　公路　2006 年9 月　第9 期　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 2006　 9　 H IGHWA Y Sep N o ( ) 　文章编号: 0451- 0712 2006 09- 0150- 05　　　　中图分类号:U 441 3　　　　文献标识码: B 杭州湾跨海大桥北航道桥主塔施工阶段 抖振时域分析及安全性评定 1 1, 2 1 狄　谨 , 周绪红 , 武　隽 ( 1 长安大学桥梁工程系　西安市　710064; 2 兰州大学　兰州市　730000) 摘　要: 杭州湾跨海大桥处在台风多发区, 北航道桥为双塔斜拉桥。本文以该斜拉桥高为1788 m 的钻石形桥 塔为工程背景, 对主塔在施工过程中的抗风最不利阶段进行风致抖振时域分析, 从而对桥塔在施工阶段中的结构 安全和施工人员安全进行评定。首先选取结构在塔柱尚未合龙时和桥塔 自立阶段为抗风最不利阶段, 利用有限元 程序对结构进行模态分析, 确定了结构的动力特性和瑞利阻尼系数。然后计算在不同风偏角下的风致响应。将结构 在考虑施工过程的静力结果和抖振时域分析的结果进行叠加, 得到符合实际情况的结构应力和位移。结果表明, 结 构应力满足规范要求, 不会出现裂缝; 塔柱顶部抖振振幅和狄克曼指标较大, 在风力较大时宜采取有效措施保证施 工人员安全。 关键词: 斜拉桥; 桥塔; 动力特性; 抖振时域分析; 安全评定 　　 目前, 随着斜拉桥跨径的增大, 桥塔的高度也越 在施工完横梁时, 拆除横梁下的支架和下塔柱拉杆。 来越高。桥塔在施工架设期间的抗风稳定性是人们 施工至第18 节段时, 安装中支撑1; 施工至第22 节段 高度重视的问题。桥梁抗风设计一般包括颤振分析 时, 安装中支撑2; 施工至第27 节段时, 安装中支撑 和抖振分析。前者可通过设计予以避免, 抖振是由大 3; 施工至第31 节段时, 安装中支撑4; 在全塔施工完 气紊流中的脉动成分引起的结构强迫振动, 在任何 毕时, 拆除中塔柱所有支撑。 风速下都会发生, 对桥梁施工安全和结构安全有着 根据施工工艺, 选取中塔柱施工完毕, 但尚未合 较大影响。但是 目前对桥塔的分析都集中在其自立 龙和桥塔自立时, 进行风致抖振时程分析, 并进行安 状态下, 并在分析中没有考虑施工过程对应力分布 全性评价。 的影响。事实上, 桥塔在即将合龙时也是值得关注的 阶段, 此外桥塔一次成塔的应力分布和考虑施工阶 1　抖振时程分析 段后的应力分布差别较大。 利用空间有限元模型对该桥桥塔在关键施工阶 杭州湾跨海大桥地处我国台风频袭的浙江沿海 段下的抖振风致响应进行时程分析。采用空间梁单 地区, 根据气象记录, 1949 年～ 2000 年, 该地区共有 元模拟塔柱、横梁、支架和支撑; 采用质量单元模拟 133 次影响台风, 平均为2 56 次年, 主要集中在7、 钢锚箱和横梁中的横隔板, 将塔底固结, 对塔柱与横 [ 1 ] [ 2 ] 8、9 月 。在最近的2005 年, 杭州湾遭受7 次台风袭 梁交接处和塔柱合龙段利用刚性区模拟 。 击, 2006 年7 月之前, 遭受3 次台风袭击。杭州湾跨 时程分析是根据结构有限元动力分析