專利名稱：一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣動(dòng)抑振措施，特別涉及一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的方法。
背景技術(shù)：
近年來，國內(nèi)外大跨度橋梁建設(shè)方興未艾，諸多橋梁在初步設(shè)計(jì)階段或者建成運(yùn)用階段發(fā)現(xiàn)了抗風(fēng)穩(wěn)定性不足的問題，諸如在低風(fēng)速下出現(xiàn)的渦激振動(dòng)，以及顫振失穩(wěn)風(fēng)速偏低等。由于結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)形式對(duì)于結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)烈依賴性，目前還沒有一種放之四海而皆準(zhǔn)的抑制風(fēng)致振動(dòng)措施。現(xiàn)有的橋梁抑振措施主要有機(jī)械措施、結(jié)構(gòu)措施和氣動(dòng)措施三大類，機(jī)械措施和結(jié)構(gòu)措施往往設(shè)計(jì)復(fù)雜，造價(jià)高昂，所以常采用氣動(dòng)措施。但以往的氣動(dòng)措施均是在橋梁斷面上增設(shè)額外的構(gòu)件，比如增設(shè)導(dǎo)流板、風(fēng)嘴、上下中央穩(wěn)定板等等，不僅不經(jīng)濟(jì)，也會(huì)影響美觀，而且有時(shí)單一的氣動(dòng)措施并不能滿足橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性要求，需要多種氣動(dòng)措施組合的綜合措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。對(duì)橋梁的欄桿進(jìn)行部分封閉處理。通過部分封閉處理，使欄桿的透風(fēng)率降低為3廣43%，透風(fēng)率指欄桿透風(fēng)區(qū)域面積占欄桿總面積的比例。欄桿總面積等于欄桿的長X高。所述部分封閉處理的方式包括對(duì)欄桿進(jìn)行間隔封閉或者對(duì)欄桿進(jìn)行分塊整體封閉中的一種或者兩種。橋梁兩側(cè)的欄桿采用相同方式的部分封閉處理。與以往氣動(dòng)措施不同，本發(fā)明所述提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的方法，不需要在橋梁斷面上增加額外構(gòu)件，而是采用對(duì)橋梁的欄桿進(jìn)行部分封閉處理，使欄桿的透風(fēng)率由原來的53飛0%降為31 43%，降幅比約為35%，從而達(dá)到改變橋梁斷面繞流形態(tài)的目的，顯著的提高了橋梁結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的部分封閉方式示意圖之一；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的部分封閉方式示意圖之二 ；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的部分封閉方式示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例3的部分封閉方式示意圖；圖中陰影部分為欄桿封閉部分。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明針對(duì)存在抗風(fēng)問題的橋梁，對(duì)橋梁的欄桿進(jìn)行部分封閉處理。具體封閉方式見實(shí)施例實(shí)施例1斜拉橋(例如港珠澳大橋江海直達(dá)船航道橋)，選用三塔斜拉橋方案，跨徑布置為110+129+258+258+129+110m，全長994m。主梁采用鋼箱梁，為帶有翼板的鈍體箱形斷面，主梁寬38. 8米，高4. 5米，主梁是雙幅結(jié)構(gòu)，主梁橫斷面有內(nèi)側(cè)欄桿和外側(cè)欄桿兩種，內(nèi)外側(cè)欄桿高度均為1. 5m，其中外側(cè)欄桿透風(fēng)率為59%。存在抗風(fēng)問題在+5°風(fēng)攻角工況下存在超過規(guī)范限值的豎向渦激振動(dòng)，在-5°、-3°風(fēng)攻角工況下存在超過規(guī)范限值的扭轉(zhuǎn)渦激振動(dòng)。對(duì)橋梁斷面外側(cè)欄桿進(jìn)行間隔封閉或者分塊整體封閉間隔封閉為一封二空，參見圖1 ;分塊整體封閉為僅封閉欄桿的上部，參見圖2。實(shí)施例2懸索橋(例如劉家峽大橋)，大橋加勁梁采用鋼桁架斷面，主跨為536米，全長581米。設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)下，理論垂度為48. 70m，垂跨比約為1:11，纜中心間距15.6m。加勁梁寬16. 122m，高5. 348m,寬高比為3. 01。加勁梁橫斷面有人行道欄桿和防撞欄桿兩種，其中防撞欄桿的高度為1. 56m，透風(fēng)率為60%?，F(xiàn)有提高顫振穩(wěn)定性的措施為兩種氣動(dòng)措施的組合措施下中央穩(wěn)定板+水平導(dǎo)流板。存在抗風(fēng)問題現(xiàn)有措施橋梁斷面+3°風(fēng)攻角工況的顫振臨界風(fēng)速較低，并不能滿足該橋的顫振穩(wěn)定性要求。對(duì)現(xiàn)有措施橋梁斷面兩側(cè)防撞欄桿進(jìn)行有規(guī)律封閉，具體封閉方式為欄桿上部全封閉，欄桿下部間隔封閉，一封三空，參見圖3。實(shí)施例3人行懸索橋(例如天蒙景區(qū)人行懸索橋)。橋跨布置米用38+420+48m的雙塔單跨懸索橋，中跨長度為420m，橋面寬度為3. 5m，梁高O. 58m,吊索縱向間距3m。索塔采用框架式混凝土索塔，錨碇采用重力式錨碇，該人行橋的欄桿總高1. 75m，橋面以上欄桿高度為1. 45m,欄桿立柱間附有高透風(fēng)率的鋼網(wǎng)，橋面以上欄桿的透風(fēng)率為53%。該橋?qū)捀弑刃?，屬于典型的窄橋，同時(shí)采用桁架作為加勁梁，加勁梁抗扭剛度小，另外該橋跨越山谷，抗風(fēng)問題格外突出，為提高橋梁抗風(fēng)能力，該橋采用了結(jié)構(gòu)措施和常規(guī)氣動(dòng)措施，即在加勁梁兩側(cè)設(shè)置了抗風(fēng)纜和在混凝土橋面板兩側(cè)增設(shè)風(fēng)嘴。存在抗風(fēng)問題現(xiàn)有措施橋梁斷面在+5°風(fēng)攻角工況下顫振臨界風(fēng)速不能滿足要求。對(duì)橋梁的欄桿防護(hù)網(wǎng)從底部開始向上封閉O. 5m，參見圖4。橋梁斷面的兩側(cè)欄桿部分封閉后進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室地點(diǎn)為長安大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室。(陜西省西安市)實(shí)驗(yàn)步驟如下I)確定橋梁結(jié)構(gòu)存在抗風(fēng)穩(wěn)定性不足的問題，具體橋梁結(jié)構(gòu)可能包括跨越河海山谷等大風(fēng)區(qū)的橋梁、主梁寬高比較小的大跨窄橋、其他氣動(dòng)穩(wěn)定性較差的橋梁。2)按照《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG/T D60-01—2004要求，設(shè)計(jì)風(fēng)洞試驗(yàn)用主梁節(jié)段模型，對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑瓩跅U設(shè)計(jì)方案進(jìn)行部分封閉改造，將原欄桿的透風(fēng)率降低20%左右，或者降幅比約為35%。
3)風(fēng)洞試驗(yàn)檢驗(yàn)該封閉欄桿主梁斷面抗風(fēng)穩(wěn)定性效果，檢驗(yàn)方法為進(jìn)行渦激振動(dòng)試驗(yàn)和顫振穩(wěn)定性試驗(yàn)，具體檢驗(yàn)需要檢測(cè)參數(shù)包括是否發(fā)生渦激振動(dòng)現(xiàn)象及發(fā)生渦激振動(dòng)的最大振幅、頗振臨界風(fēng)速。4)如果該種封閉欄桿氣動(dòng)措施滿足抗風(fēng)穩(wěn)定性，則確定該抗風(fēng)措施，否則重復(fù)進(jìn)行第2步、第3步。檢驗(yàn)后得到的結(jié)果如下表
權(quán)利要求
1.一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的方法，其特征在于對(duì)橋梁的欄桿進(jìn)行部分封閉處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的方法，其特征在于通過部分封閉處理，使欄桿的透風(fēng)率降低為3廣43%，透風(fēng)率指欄桿透風(fēng)區(qū)域面積占欄桿總面積的比例。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的方法，其特征在于所述部分封閉處理的方式包括對(duì)欄桿進(jìn)行間隔封閉或者對(duì)欄桿進(jìn)行分塊整體封閉中的一種或者兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的方法，其特征在于橋梁兩側(cè)的欄桿采用相同方式的部分封閉處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的方法，該方法通過對(duì)欄桿進(jìn)行部分封閉來實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明可以顯著提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能，該發(fā)明設(shè)計(jì)方便，施工簡(jiǎn)單，效果明顯，對(duì)抑制渦激振動(dòng)和提高顫振穩(wěn)定性具有良好的作用。
文檔編號(hào)E01D19/10GK103015315SQ20121055357
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者李加武, 管青海, 白樺, 王方亮, 方成 申請(qǐng)人:長安大學(xué)