基于不同抗风措施下大跨径人行悬索桥静风稳定性分析

发布时间：2020-03-31 18:09

【摘要】：一直以来,大跨径人行桥的选型通常都采用悬索桥的形式,尤其是景区人行桥。悬索桥因为跨越能力大、不需要修建桥墩、造型美观等原因,故常常修建于山川峡谷、江河湖海等地。与公路悬索桥相比,大跨人行悬索桥的加劲梁还是比较纤细柔弱,仅仅能满足行人需求。其宽跨比和高跨比随着跨度的增加而急剧减小,对风荷载极其敏感。以峡谷地区为例,越深的峡谷,桥址环境尤其是风环境往往越发恶劣,更容易引起比较大的振幅的风致振动,所以对于这类型的悬索桥,抗风设计是其设计环节中最重要的一环。抗风所包含的内容一般分为静风稳定性以及各种风致振动,如抖振颤振等。抗风措施也多种多样,如施加抗风缆、采用空间缆索体系、增设风嘴等。以前很多学者都认为桥梁的空气动力失稳临界风速一般要低于静力失稳临界风速,所以以前在桥梁抗风的问题上,专家学者们的研究重点都在动力失稳上。经过半个多世纪的发展,以及一些通过了空气动力失稳计算却因静风失稳而导致破坏的案例发生,桥梁结构的静风稳定性才逐渐被重视起来。然而对于人行悬索桥的设计而言,专门的抗风设计规范或条文比较少,大跨加劲梁人行悬索桥的静风稳定性分析也比较匮乏,对于各种常见抗风措施对大跨人行悬索桥的静风稳定性影响的研究更是少之又少。为了更好地服务大跨人行悬索桥的静风稳定性设计,本文以一座正在修建的主跨300m的景区人行悬索桥为研究背景,分析大跨人行悬索桥的静风稳定性,并以此为基础,探讨了抗风缆、空间缆索体系这两种常见的结构措施对大跨人行悬索桥静风稳定性能的提高,本文进行的主要工作有:(1)介绍了大跨径桥梁静风稳定性分析的线性方法,阐述了大跨径桥梁静风稳定性分析中的非线性因素,并重点介绍了几种静风稳定性分析的非线性方法;(2)基于大跨径桥梁非线性静风稳定性分析理论,本文在ANSYS中实现了大跨径人行悬索桥的静风稳定性计算,利用ANSYS的APDL语言编制了相应的参数化程序,并对程序进行了通用化,可适用于其他大跨悬索桥的静风稳定性分析;(3)通过CFD仿真模拟算得果赛景区人行悬索桥主梁静力三分力系数,然后利用所编程序对此桥进行了静风失稳全过程分析。(4)分别考察了0度(抗风拉索与桥面平行)抗风缆、45度抗风缆和90度(抗风拉索与桥面垂直)抗风缆对大跨径人行悬索桥的静风稳定性影响。(5)分别考察了三种不同主缆间距的外倾式空间缆索体系对大跨径人行悬索桥静风稳定性的影响。(6)横向综合对比了抗风缆和空间缆索体系这两种结构措施对大跨径人行悬索桥的静风稳定性影响。
【图文】：

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如图1.1 和图 1.2 所示。其中比较著名的人行悬索桥有 2006 年修建的全长 390m，位于鸣子川溪谷上空的日本九重Y"人行悬索桥，桥面距离水面高达 173m，属于日本所建造的人行悬索桥中最长、最高的；我国四川省南充市凤垭山，位于 16 公里长的“中华第一孝道”终点附近的孝心桥，，跨越凤凰湖，主跨 369m，桥面净宽 2.5m。图 1.1 某人行铁索桥图 1.2 张家界玻璃桥（人行悬索桥）

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造的人行悬索桥中最长、最高的；我国四川省南充市凤垭山，位于 16 公里长中华第一孝道”终点附近的孝心桥，跨越凤凰湖，主跨 369m，桥面净宽 2.5图 1.1 某人行铁索桥
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.25

【参考文献】