斜拉桥动力特性分析
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项目基金:交通运输部西部交通建设科技资助项目(200731822340)。
作者简介:高原(1976-),女,云南昆明人,硕士,主要从事桥梁、道路工程教学与科研。
1引言目前,中国已成为世界上拥有预应力混凝土斜拉桥(以下简称“PC 斜拉桥”)数量最多的国家之一。
然而,拉索的腐蚀退化和振动疲劳衰减是制约PC 斜拉桥使用寿命的两大因素,已成为结构耐久性的威胁和挑战。
另外,相当一部分PC 斜拉桥在经过一段时间的运营后,结构的线形或内力偏离原设计状态过多,导致结构的混凝土开裂、主跨下挠、局部构件失效等病害。
PC 斜拉桥的加固已成为工程中的热点问题,由此使得各种加固技术不断丰富,也出现了许多新的加固方法。
但是,旧桥加固后评价技术却显得相对滞后,特别是对桥梁加固后的动力特性评价。
自振特性是结构本身固有的、反映桥梁刚度的指标,分析结构加固前后动力特性的变化,并对其动力性能进行评价是PC 斜拉桥加固后评价的重要手段。
笔者结合天津永和大桥的加固工程,在介绍主梁为带分离边箱的半开口截面的大跨漂浮体系PC 斜拉桥自振特性的计算方法基础上,分析加固措施对其动力特性的影响,对加固后的动力特性做出评价,以供参考。
2桥梁概况永和大桥为5孔一联、主孔为跨径260m 、双塔双索面、塔墩固结、连续呈漂浮体系的PC 斜拉桥(如图1),跨径组合为25.15m +99.85m +260m +99.85m +25.15m ,主梁全长512.4m ,大部分主梁节段为预制块件,截面由两侧的三角箱及中间顶板和横隔板组成,属底部呈敞开形式的半开口箱梁断面(如图2),桥面净宽为9+2×1.0m 。
塔高55.5m ,塔柱斜腿段为型钢骨架混凝土空心柱,主墩为沉井基础,其余墩台为管桩基础,辅助墩设拉力摆索支座。
设计荷载等级为汽-20级,挂-100,人群荷载2.5kN/m 2,于1987年12月建成通车。
2006年7月~2007年2月,该桥进行了加固,其主要措施包括主梁混凝土裂缝封闭、缺陷修补及粘贴碳纤维布、主跨合龙段置换并加固、桥面铺装翻新、全桥换索并调索等。
大跨度斜拉桥动力特性实测摘要:为了研究某跨海大桥的半漂浮体系斜拉桥的动力特性,对该斜拉桥进行了动力特性实测,通过对实测信号的分析,得到该大桥的固有频率和阻尼比。
关键词:斜拉桥;动力特性;固有频率;阻尼比0引言斜拉桥由于其跨越能力大、结构新颖高效而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一【1】,特别是在跨江跨海大桥这面优势更加巨大。
随着科技的发展,从近年来所建的斜拉桥来看,斜拉桥的建造正在向着跨度越来越大,主梁越来越轻柔方向发展。
斜拉桥跨度增大,主梁轻柔导致其刚度变小,对桥梁在车辆荷载、风荷载和地震荷载作用下动力响应尤为敏感,严重的会引起桥梁结构的破坏。
因而有必要对其动力特性进行研究,为其抗震、抗风设计提供依据和参考,是一项很有意义的工作【2】。
1 工程概括某跨海大桥主桥为主跨780m的五跨连续半漂浮体系双塔双索面斜拉桥,其跨径布置为95+230+780+230+95=1430m。
索塔采用钻石型,包括上塔柱、中塔柱、下塔柱、和下横梁,塔柱采用空心箱型断面,采用C50混凝土,塔柱顶高程230.70m。
主桥斜拉桥钢箱梁含风嘴全宽38m,不含风嘴宽34.108m,中心线高度3.5m。
主桥斜拉索采用1670 MPa平行钢丝斜拉索,全桥共25×4×2=200根斜拉索。
2 测试系统简介为了分析大桥的动力特性,本次实测选取了4个加速度传感器。
分别测量大桥的竖向振动和横向振动,加速度传感器布置在跨中截面,传感器布置位置如图1。
由于此次没有布置扭转加速度传感器,故扭转加速度信号则由这两个竖向加速度信号的差值除以其横向间距28m。
加速度传感器采用北戴河兰德科技的BC00-19超低频振动传感器,其最低采样频率为0.1HZ;采集模块采用的是美国恩艾公司的NI-9234,其具有抗混叠滤波强、精度高等、4通道同步采集等特点。
另外,采用美国NI公司的LabviewSignlaExpress信号采集系统。
一、引言单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥是跨越河流、峡谷等水体的主要桥梁形式之一。
它具有结构简单,施工周期短,风阻小,景观性好等优点,在众多桥型中占有重要地位。
随着桥梁技术的不断发展,单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥在经济性、稳定性和耐久性等方面也取得了明显的进步。
但是,在单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥的施工过程中,施工动力特性是一个重要的问题。
本文主要对于单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥施工动力特性进行分析和探讨,以期能够更好地指导实际工程的建设。
二、单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥结构特点单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥结构形式独特,主要包括以下特点:(1)单索面:该桥梁的索面是个单曲线双向受力系统,它把桥面荷载分布到最大限度的索弦上。
(2)公路和铁路的两用性:该桥梁既可通行公路汽车,也可通行铁路火车。
(3)钢桁梁:该桥梁用钢板焊接成撑杆和横梁,具有良好的抗弯性能和强度。
(4)独塔斜拉:该桥梁中心有一座独立的主塔,从而减轻了桥梁整体的质量,提高了桥梁的稳定性。
以上特点也是单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥施工动力特性的基础。
三、单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥施工动力特性分析(1)风荷载单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥风荷载较大,因此在施工过程中,必须考虑到风荷载引起的振动和破坏问题。
在桥梁施工中,应按照设计要求严格执行风沙预报和风速等级化预警要求,加强对于施工现场交通和人员安全的保证。
(2)桥梁震动问题桥梁震动问题是单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥施工过程中的另一个重要问题。
对于施工中的岩石爆破、桥面浇筑等,都可能会对桥梁结构产生振动,因此应增加桥梁支撑体系,加强桥梁的稳定性。
(3)温度变化问题在单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥施工过程中,由于气候条件的变化可能会引起钢材温度变化,从而影响桥梁结构的稳定性。
因此,必须建立完善的监测系统,对桥梁结构进行实时监测,及时采取相应的措施,以保证桥梁结构的安全。
(4)施工机械动力问题在单索面公轨两用钢桁梁独塔斜拉桥的施工过程中,施工机械的动力问题也是需要注意的。