大门大桥抗风分析报告13页
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XX大桥抗风抗震初步分析报告XX 大桥勘测设计院分析复核专业负责人站长院总工程师前言XX大桥工程位于江苏省无锡市市区,该桥跨越京杭大运河。
本研究报告所研究的方案为: 145m+41.2m+33.8m独塔单索面混合梁斜拉桥;桥面以上主塔高为55.3m(不含塔顶装饰部分), 桥面以上塔柱为双柱钢管砼塔柱,其中锚固区的双柱由20mm厚的钢板相连,下塔柱为单柱砼塔柱,斜拉索为单索面,两根索沿横桥向的间距为1.0m。
该方案的主梁主跨为钢箱梁,边跨为砼箱梁。
由于桥址处设计基本风速达25.9m/s,因此,该桥在成桥运营状态和施工全过程的抗风安全应高度重视;同时,大桥所在地区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35秒,故该桥在成桥运营状态的抗震安全也应重视;为此,我们对该桥的抗风安全性和抗震安全性进行了较为全面的分析。
其主要研究内容、主要研究结论及评价如下:1.主要研究内容1.1 设计基本风速、设计基准风速和主梁颤振检验风速的确定1.2 抗震设防标准的确定1.3 结构动力特性分析1.4 主梁抗风稳定性验算1.5 有关抗风的其它问题1.6 结构的抗震分析2.主要研究结论及评价2.1 基本风压W0=600Pa,设计基本风速V10=25.9m/s。
主梁设计基准风速V D(梁)=21.5m/s;主塔设计基准风速V D(塔)=29.8m/s。
施工阶段主梁设计基准风速V D(梁施工)=18.1m/s;施工阶段主塔设计基准风速V D(塔施工)=25.0m/s。
主梁成桥状态颤振检验风速[V cr]=36.1m/s;主梁施工阶段颤振检验风速[V cr s]=30.3m/s。
2.2 抗震设防标准:地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35秒,具体设计计算取地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期为0.30秒,检算结构物的强度;取地震动峰值加速度为0.15g,地震动反应谱特征周期为0.30秒,检算结构物的位移。
桥梁设计的抗风性能研究在现代交通基础设施中,桥梁作为跨越江河湖海、山谷沟壑的重要建筑,其安全性和稳定性至关重要。
而风,作为一种自然力量,对桥梁的影响不容忽视。
桥梁在风的作用下可能会发生振动、失稳甚至倒塌,给人们的生命财产带来巨大损失。
因此,桥梁设计中的抗风性能研究成为了保障桥梁安全的关键环节。
风对桥梁的作用主要包括静力作用和动力作用。
静力作用是指风对桥梁结构产生的平均压力和吸力,如桥梁的主梁、塔柱等部位会受到风的直接作用,产生较大的风力荷载。
动力作用则较为复杂,包括颤振、涡振、抖振等现象。
颤振是一种自激振动,当风速超过一定临界值时,桥梁结构可能会发生剧烈的扭转或弯曲振动,导致结构破坏。
涡振是由于风流绕过桥梁结构时产生的漩涡脱落引起的周期性振动,虽然振幅通常较小,但长期作用也可能对结构造成疲劳损伤。
抖振则是由自然风中的紊流成分引起的随机振动,虽然不会直接导致桥梁结构的破坏,但会影响行车舒适性和结构的耐久性。
为了研究桥梁的抗风性能,工程师们通常会采用风洞试验、数值模拟和理论分析等方法。
风洞试验是将桥梁模型放置在风洞中,通过模拟不同风速和风向条件下的风场,测量模型所受到的风力和振动响应。
这种方法直观、准确,但成本较高,试验周期较长。
数值模拟则是利用计算机软件对桥梁周围的风场和结构响应进行计算分析,可以快速获得大量数据,但需要对计算模型和参数进行合理的设置和验证。
理论分析则基于流体力学和结构动力学的基本原理,建立数学模型来预测桥梁的抗风性能,但由于实际情况的复杂性,理论分析往往需要结合试验和模拟结果进行修正。
在桥梁设计中,提高抗风性能的措施多种多样。
首先,合理的桥梁外形设计是关键。
流线型的主梁截面、平滑的表面处理可以减小风的阻力和漩涡脱落,从而降低风对桥梁的作用。
例如,斜拉桥和悬索桥的主梁通常采用扁平箱梁或流线型的钢箱梁,以减少风的影响。
其次,增加结构的刚度和阻尼也是有效的手段。
通过加强桥梁的主梁、塔柱等主要构件的强度和刚度,可以提高结构抵抗风振的能力。
桥梁抗风荷载设计参数的统计分析桥梁是人类创造的伟大工程,为交通运输提供了重要的通道。
然而,在建设桥梁时,我们必须考虑各种因素,包括抗风荷载设计参数。
本文将通过统计分析来探讨桥梁抗风荷载设计参数的重要性和影响因素。
抗风荷载是桥梁设计中必须考虑的关键因素之一。
风的作用会产生水平和垂直方向上的压力,对桥梁结构造成力学影响。
因此,准确确定合适的抗风荷载设计参数对于确保桥梁的安全和可靠性至关重要。
首先,我们需要了解桥梁抗风荷载设计参数的含义和计算方法。
抗风荷载的设计参数包括风速、角度、荷载系数等。
风速是指风的速度,通常以米每秒(m/s)为单位。
角度指风的来向角度,它可以影响风对桥梁的作用。
荷载系数用于计算桥梁受到的风压力,不同的桥梁类型和构造形式会有不同的荷载系数。
其次,我们需要进行统计分析来确定适当的抗风荷载设计参数。
统计分析是一种重要的方法,可以帮助我们了解抗风荷载的变化规律和趋势。
通过收集风速、角度和荷载系数等数据,并进行数据处理和分析,我们可以得到相关的统计结果。
在统计分析中,我们可以使用几个重要的统计量来描述和分析数据。
其中,平均值是一种常用的统计量,可以用来衡量抗风荷载设计参数的中心趋势。
标准差是描述数据离散程度的统计量,可以帮助我们了解抗风荷载的变化范围。
此外,通过绘制频率分布曲线和箱线图,我们可以更直观地展示数据的分布情况和异常值。
在统计分析中,还需要考虑一些影响因素,如气候条件、桥梁类型和高度等。
气候条件会对风速和角度等参数产生影响,不同的气候条件会导致不同的抗风荷载设计参数。
桥梁类型和高度也会对抗风荷载产生影响,高大的桥梁相对于低矮桥梁更容易受到风的作用。
最后,在确定合适的抗风荷载设计参数时,我们还需要考虑可靠性指标。
可靠性指标是评估桥梁结构安全性的重要指标,它可以帮助我们确定合适的设计参数范围。
通过进行可靠性分析,我们可以评估不同设计参数下桥梁的安全性,并选择最合适的设计参数。
综上所述,桥梁抗风荷载设计参数的统计分析是非常重要的。
桥梁分析报告1. 引言桥梁作为一种重要的交通基础设施,承载着交通运输的重要任务。
但是,由于长期使用和自然环境的影响,桥梁的安全性和可靠性面临着很大的挑战。
因此,进行桥梁分析是必要的,它可以帮助我们评估桥梁的结构状况,及早发现潜在的问题,并采取相应的维护和修复措施,确保桥梁的安全运行。
2. 桥梁分析方法在进行桥梁分析时,我们通常会采用以下几种方法:2.1 结构力学分析结构力学分析是桥梁分析的基础工作,它主要通过有限元分析、静力分析等方法来评估桥梁的结构强度和刚度。
通过这些方法,可以对桥梁的应力分布和变形情况进行计算和模拟,以判断桥梁结构是否满足设计要求,并找出可能存在的问题。
2.2 动力响应分析动力响应分析主要是针对地震、风荷载和交通荷载等外部力的作用进行分析。
通过对桥梁的动态特性进行研究,可以评估桥梁在外部作用下的动力反应,并对桥梁的抗震性能和抗风性能进行评估。
2.3 结构健康监测与评估结构健康监测是通过安装传感器和仪器来实时监测桥梁的结构状态和工况,并通过数据采集和分析,评估桥梁的健康状况。
通过结构健康监测,可以及时发现桥梁的异常变化,并对桥梁的维护和修复工作进行指导。
3. 桥梁分析案例为了进一步说明桥梁分析的重要性和应用价值,我们选择了一座城市中的一座公路桥梁作为案例进行分析。
3.1 桥梁概况该桥梁位于某市市中心,横跨一条岳江支流,全长200米,宽度20米,采用钢筋混凝土梁板结构。
3.2 结构力学分析通过有限元分析软件对该桥梁进行了结构力学分析。
结果显示,桥梁的应力分布和变形情况均在设计要求范围内,结构强度和刚度满足安全要求。
3.3 动力响应分析应用地震动力学分析软件对该桥梁进行了动力响应分析。
结果表明,在小震级地震作用下,桥梁的振动响应较小,抗震性能良好。
3.4 结构健康监测与评估为了实时监测桥梁的结构状况,安装了传感器和仪器对桥梁进行了结构健康监测。
监测数据显示,桥梁的应力变化和振动情况正常,未发现潜在问题。
长跨度桥梁抗风稳定性研究随着交通运输的不断发展,大桥不断涌现,在桥梁设计中,稳定性是一个非常重要的问题。
在大桥的设计中,抗风稳定性是一个非常重要的考虑因素。
目前研究的结果表明,抗风稳定性是长跨度桥梁的一个很大的设计难点。
I. 长跨度桥梁抗风稳定性的研究意义在自然灾害中,风灾是非常常见的一种。
长跨度桥梁的抗风稳定性是一个非常重要的问题,主要是因为长跨度桥梁的自重和设计标准的限制所致。
如果设计的不当,桥梁发生塌陷,将会对交通运输造成很大的影响,同时还会对人们的生活带来威胁。
II. 长跨度桥梁抗风稳定性的研究现状1. 抗风稳定性的概念抗风稳定性是指在外来风力的作用下,桥梁的结构稳定性的能力。
2. 抗风稳定性的分类(1)局部稳定性:局部稳定性指纵向稳定性。
在风力作用下,桥面板的挠度可能会非常大,这时桥面板的受弯承受力变大,可能会导致桥梁出现纵向稳定性问题。
(2)横向稳定性:横向稳定性指桥梁横向稳定性的能力,主要是在横风下桥梁整体的稳定性。
3. 抗风稳定性的研究方法(1)数值模拟法数值模拟法是目前研究较为常见的方法之一,利用数值模拟软件对桥梁进行仿真分析,以得到桥梁在风力作用下的响应。
(2)风洞试验法风洞试验法是目前研究的另一个常见方法,通过控制风速和方向,控制模型的速度和运动状态,来模拟风力作用下的桥梁。
III. 长跨度桥梁抗风稳定性的影响因素1. 桥梁引起的风向和速度随高度变化问题在桥梁的设计中,桥梁高度是非常重要的一个因素。
随着桥梁的高度增加,风速也会随之增加,风向也会发生变化。
2. 桥梁过程中存在的气动现象在桥梁设计中,气动现象是非常普遍的现象。
桥梁的设计不仅需要考虑风力的作用,还需要考虑桥面板的空气阻力,这对于长跨度桥梁的稳定性来说,是非常重要的。
IV. 长跨度桥梁抗风稳定性的解决方案1. 整体横向稳定性设计针对整体横向稳定性问题,可以在桥梁的设计中采用附加结构、钢筋-混凝土结构等方式来增强桥梁的整体横向稳定性。
桥梁结构的抗风性能研究桥梁是连接两个地块或跨越天然和人造障碍物的重要交通设施,而桥梁的稳定性在面对强风时尤为重要。
因此,研究桥梁结构的抗风性能对于确保桥梁的安全运行具有重要意义。
本文将探讨桥梁结构的抗风性能的研究进展和相关方法。
1. 引言桥梁结构在施工和运行过程中都会面临各种自然力的挑战,其中风力是最常见和重要的一种。
强风对桥梁的冲击力可能会导致结构的破坏,甚至引发事故。
因此,研究桥梁结构的抗风性能具有重要意义。
2. 抗风性能评估方法通过有效的抗风性能评估方法,可以了解桥梁结构在不同风速和风向情况下的表现,从而优化设计和提高结构的抗风能力。
常用的抗风性能评估方法包括风洞试验、数值模拟和实测等。
2.1 风洞试验风洞试验是通过模拟真实的风场环境来评估桥梁结构的抗风性能。
在风洞中,可以对不同尺度的模型进行试验,观察结构的响应和变形情况,以此评估桥梁在不同风速和风向下的表现。
2.2 数值模拟数值模拟是利用计算力学的方法,通过建立数学模型和进行数值计算来评估桥梁结构的抗风性能。
常用的数值模拟方法包括有限元方法、计算流体力学等。
数值模拟可以更加精确地分析桥梁结构在复杂风场下的响应和变形情况。
2.3 实测方法实测方法是通过对已建成的桥梁进行监测和实测,获取结构在实际风场环境下的响应和变形数据,从而评估抗风性能。
常用的实测方法包括加装风速测点、振动传感器等。
3. 影响抗风性能的因素桥梁结构的抗风性能受到多个因素的影响,包括结构形式、桥梁位置、风向、风速等。
3.1 结构形式不同的桥梁结构形式在抗风性能上可能存在差异。
例如,斜拉桥由于具有较大的桥面刚度和侧向刚度,相对于悬索桥和梁桥来说,其抗风能力较强。
3.2 桥梁位置桥梁位置的地理环境也会影响其抗风性能。
例如,在海岸线上的桥梁常常会受到强风和海浪的冲击,对结构的抗风能力提出更高要求。
3.3 风向和风速风向和风速是影响桥梁结构抗风性能的主要因素之一。
风向的改变会导致风荷载的方向也发生变化,而风速的增加会增加风荷载的大小。
桥梁抗风性能分析及风振控制技术的研究第一章:绪论桥梁作为重要的交通工具,对于各个行业的发展都有着至关重要的作用。
然而,桥梁在施工和使用中会受到风的影响,如何保证桥梁结构在强风或风震作用下的安全性,是桥梁设计和管理中亟待解决的问题。
桥梁的抗风性能,是指结构在受到风力作用时的抵御能力。
而风振控制技术,是指控制桥梁在风力作用下产生的振动,使其不受到破坏或影响通行安全的技术手段。
本文主要研究桥梁抗风性能分析及风振控制技术的研究。
第二章:桥梁抗风性能分析2.1 风荷载计算风荷载是桥梁受到风力作用的结果,因此合理计算风荷载是桥梁抗风性能分析的重要前提。
目前常用的风荷载计算方法有静风法和动风法两种。
静风法是指在建立结构初始状态下,通过受风面积、风向角和当地风速计算出各个结构部位所受的风力。
而动风法则通过数值模拟分析结构在不同风速和风向下的响应,得出结构各部位受到的风荷载。
2.2 抗风安全评估桥梁的抗风能力,不仅需要考虑各个结构部位的风荷载,还要综合考虑结构破坏可能性和严重程度。
因此,在桥梁抗风性能分析中,需要进行安全评估。
安全评估通常采用可靠度方法,将结构的性能随机变量(如材料强度、结构几何尺寸等)与设计指标相比较,得出结构在抗风作用下的可靠度,进而评估结构的安全性能。
第三章:风振控制技术研究3.1 吸振减震技术吸振减震技术是桥梁抗风振中的一种常见技术。
该技术主要通过安装振动减缓器或阻尼器来吸收结构的振动能量。
振动减缓器通常采用弹簧和质量块组成,通过结构的振动将振动能量转化成弹簧和质量块的动能,从而达到吸振减震的效果。
阻尼器则主要是利用液体或气体的粘滞作用,在结构振动时通过阻尼器对结构进行能量耗散,从而抑制结构振动。
3.2 主动控制技术主动控制技术是指通过主动力控制结构的振动,以达到控制风振的目的。
主动力可以通过电动机、液压缸等方式提供,可以根据结构的振动变化进行调整和控制。
主动控制技术需要对结构进行监测和控制,通常需要配备传感器和控制系统。
抗风分析报告1. 引言本报告旨在对抗风性能进行全面的分析。
抗风性能是衡量建筑结构对抗风能力的重要指标,对于确保建筑物的安全性和稳定性具有重要意义。
通过对抗风性能的详细分析,可以为建筑设计和结构优化提供有力的依据。
2. 抗风分析方法2.1 数值模拟数值模拟是一种常用的分析抗风性能的方法。
它通过建立建筑物的数学模型,并运用流体力学和结构力学的原理,计算建筑物在风荷载下的应力和变形情况。
常用的数值模拟软件有ANSYS和OpenFOAM等。
2.2 风洞试验风洞试验是评估抗风性能的经典实验方法。
它通过在实验室条件下模拟真实风场,测量建筑物在不同风速下的受力情况。
风洞试验可以提供精确的风荷载数据,并对建筑结构的动力响应进行实际观测。
2.3 实测数据实测数据是评估抗风性能的重要依据之一。
通过长期监测建筑物在实际风场中的受力情况,可以获取真实可靠的风荷载数据和结构响应数据。
实测数据可以为数值模拟和风洞试验的验证提供依据,提高分析结果的准确性。
3. 抗风性能指标3.1 风荷载风荷载是指风对建筑物表面产生的压力和力矩。
它与风速、气压、建筑物形状和方向等因素密切相关。
风荷载是评估抗风性能的重要指标之一,需要根据当地气象数据和建筑物参数进行计算或测量。
3.2 结构响应结构响应是指建筑物在受到风荷载作用下产生的应力、变形和振动等情况。
结构响应是评估抗风性能的关键指标,可以通过数值模拟、风洞试验和实测数据进行分析和评估。
3.3 安全系数安全系数是评估抗风性能的重要依据之一。
它是根据结构抗风能力和风荷载的比较确定的。
合理的安全系数可以保证建筑物在极端风情况下的安全性和可靠性。
4. 抗风分析案例4.1 A楼抗风分析A楼是一座高层建筑,位于城市中心地带,受到高风速的威胁。
采用数值模拟方法,对A楼的抗风性能进行分析。
在设计风速下,计算A楼各个部位的风荷载,通过对结构响应进行分析,评估A楼的抗风能力。
4.2 B桥抗风分析B桥是一座大型跨海桥梁,面临强风荷载的考验。
引言湍流是一种复杂的三维非稳态、高度非线性的有旋流动现象。
尽管,历史上湍流作为相对于层流流动的异常和不规则特例进入人们的视野,然而在自然界中湍流现象是无处不在的:从江海湖泊中的水流,到飞机、汽车及船舶表面的绕流,房屋、管道中的对流换热过程,再到海洋和大气系统的环流,甚至恒星之间宇宙尘埃的涡旋都存在着千奇百怪的湍流现象。
湍流问题的研究涵盖了从工程应用到基础学科各个门类。
湍流现象在工程中普遍存在性,使得对于湍流现象的认识成为很多学科发展的瓶颈。
然而,由于湍流现象的高度复杂性,虽然经过了一个多世纪的不懈努力,人们前后提出了100多个湍流模型,湍流现象还远远未被认识到,甚至在理论上尚且看不到建立湍流完整理论体系的前景。
湍流被认为是“经典物理最后一个未被解决的问题”。
目前,湍流的一些基本问题还不清楚,对湍流的研究仍然是各国学者关注的焦点。
本文首先综述人们对湍流现象漫长的认识过程,第二部分介绍湍流的研究方法,其中重点介绍利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法模拟湍流流动;第三部分介绍CFD计算常用的湍流模型,第四部分简要对湍流理论及其研究方法进行小结。
一、湍流现象及其理论发展概述我国宋代诗人范成大(1126~1193)写下“峡江绕暗石,水状日千变;不愁滩泷来,但畏汾淖见,人言盘涡耳”,其中“汾淖”就是大漩涡的意思。
公元1500年左右,著名的艺术家和科学家Leonardo da Vinci已经认识到湍流这种特定流动状态的存在,他在一幅绕钝体流动的草图旁写到“……水中有涡运动,一部分来自主流,另一部分则是随机运动和逆流运动。
”“……最小的涡几乎不计其数,大涡的旋转只受大涡影响,与小涡无关;小涡的旋转则同时受小涡和大涡的影响”。
1877年,学者J.Boussinesq假定湍流应力线性正比于平均应变,提出了著名的涡粘性的概念,直到今天,仍然是大多数湍流雷诺应力模型和亚滤波尺度模型的基础。
桥梁抗风的常见措施及定性分析摘要:首先,分析缆索支撑体系桥梁主要构件风致振动的现象和本质,提出了抗风措施。
其次,以1 400 m主跨的悬索桥、斜拉桥以及吊拉组合体系桥等缆索支承桥梁的主要结构型式为例,采用三维非线性抗风分析方法,进行了动力特性、空气静力和动力稳定性的分析和比较。
最后,介绍桥梁基本结构的抗风性能分析,并以连续刚构桥和斜拉桥为重点介绍了最新的研究成果,提出桥梁抗风研究方面存在的几个薄弱点。
关键词:桥梁抗风;风压;风振;措施;定性分析1研究桥梁抗风的必要性随着我国国民经济的迅速发展,对公路交通事业提出更高的要求,在宽阔的海域和水深河宽的大江大河,跨越能力大的缆索支撑体系桥梁(包括悬索桥和斜拉桥)将成为首先被考虑的桥型。
纵观悬索桥的发展历史,可以认为其起源于中国,成熟于美国,革新于英国,进步在13本,普及在中国。
目前被公认为跨越能力最大的桥型,1998年建成的明石海峡大桥其主跨已达到1 991 m.斜拉桥在200~500 In跨度内与悬索桥相比有一定的竞争优越性。
早期的斜拉桥由于计算方法和手段不能满足要求,材料松弛、拉索锚固困难、张拉不足等原因长期未能得到发展,索面体系仅限于稀索。
近年来由于计算理论的发展,新材料的开发配合,施工技术的进步为斜拉桥的发展创造了一定的有利条件。
但在风力作用下,大跨度悬索桥和斜拉桥容易生变形和振动。
1940年主跨853 m的美国塔科马在仅有19 m/s的风速下,发生毁桥事故。
斜拉桥方面,日本石狩河口桥和加拿大的Hawkshaw(Longsreek)桥等相继因风振导致加固。
因此,大型缆索体桥梁的抗风稳定性研究应引起足够的重视。
2大跨度缆索支撑体系的风振现象2.1主梁体的风振目前,大跨缆索支撑体系梁桥主梁一般采用扁平截面,由于其本身的抗扭刚度比较大,产生扭转发散振动所需的风速也较高.涡振发振风速较低,发生频率较高,容易使结构物产生疲劳、行车障碍以及诱发过桥者的不安全感,通过增大结构刚度来防止发生涡振是比较困难的。
结构抗风检测报告一、引言结构抗风检测是对建筑物、桥梁等工程结构的抗风性能进行评估和检测的过程。
本报告将对某大型桥梁的抗风性能进行详细描述和评估。
二、桥梁结构该桥梁位于城市主干道上,是一座双向六车道的大型钢混凝土桥梁。
桥梁主体结构由主梁、桥墩和桥台组成,主梁采用钢箱梁结构,桥墩和桥台采用钢筋混凝土结构。
整个桥梁的设计符合国家相关标准和规范,具备一定的抗风能力。
三、抗风设计参数根据桥梁的跨度、高度和地理环境等因素,设计师确定了该桥梁的抗风设计参数。
其中包括风荷载、风速等参数,以及桥梁的抗风等级和安全系数。
这些参数是评估桥梁抗风性能的重要基础。
四、抗风性能评估方法本次抗风性能评估采用数值模拟方法。
首先,根据设计参数,搭建了桥梁结构的三维模型。
然后,通过风洞实验获得风场数据,并将其应用于模型中进行仿真分析。
最后,根据分析结果评估桥梁的抗风性能。
五、抗风性能评估结果经过模拟分析,得出了该桥梁在不同风速下的应力分布、变形情况以及破坏状态。
结果显示,该桥梁在设计风速下,具备良好的抗风能力,未出现明显的破坏迹象。
各部位的应力和变形均在允许范围内,未超过结构的承载能力。
六、结构安全性评估根据抗风性能评估结果,结合桥梁的设计参数和抗风等级要求,对桥梁的结构安全性进行评估。
结果显示,该桥梁在设计风荷载下,具备足够的结构安全性,能够承受正常使用和极端天气条件下的风荷载。
七、结论通过本次抗风性能评估,可以得出以下结论:1.该桥梁的设计和施工符合国家相关标准和规范,具备良好的抗风能力。
2.桥梁在设计风速下,未出现明显的破坏迹象,各部位的应力和变形均在允许范围内。
3.桥梁具备足够的结构安全性,能够承受正常使用和极端天气条件下的风荷载。
八、建议为了进一步提升桥梁的抗风能力和结构安全性,建议采取以下措施:1.加强桥梁的维护和检修工作,及时修复和更换受损部位。
2.定期进行抗风性能检测和评估,发现问题时及时采取修复措施。
3.加强风场监测,及时掌握风速和风向变化,为桥梁维护提供科学依据。
铁路桥梁设计中的抗风性能分析在现代铁路交通系统中,桥梁作为重要的基础设施,承载着列车的安全运行。
而风作为一种自然力量,对铁路桥梁的稳定性和安全性构成了不容忽视的挑战。
因此,在铁路桥梁的设计过程中,抗风性能的分析至关重要。
铁路桥梁所处的环境复杂多变,风的作用可能导致桥梁结构的振动、变形甚至破坏。
为了确保铁路桥梁在风荷载下的正常使用和安全性,需要从多个方面进行深入的抗风性能分析。
首先,风的特性是影响铁路桥梁抗风性能的关键因素之一。
风的速度、风向、湍流强度等参数都会对桥梁产生不同程度的作用。
例如,强风可能会直接施加巨大的压力和吸力在桥梁结构上,而湍流则可能引起桥梁的抖振和涡激振动。
在桥梁结构方面,其外形和几何形状对风的流动产生影响。
流线型的桥梁结构通常能够减小风的阻力,降低风对桥梁的作用力。
而较为复杂的结构形状可能会导致风的分离和漩涡的形成,增加风荷载的复杂性。
材料的选择也与抗风性能密切相关。
高强度、轻质的材料在抵抗风荷载时具有一定优势,能够减轻桥梁自身的重量,降低风对其的影响。
在进行抗风性能分析时,数值模拟是一种常用的方法。
通过建立数学模型和利用计算机软件,可以模拟风在桥梁周围的流动情况,预测桥梁所受到的风荷载和响应。
这种方法能够较为准确地评估不同设计方案下桥梁的抗风性能,为优化设计提供依据。
风洞试验则是另一种重要的手段。
将桥梁模型放置在风洞中,模拟实际的风环境,直接测量桥梁受到的风力和振动情况。
风洞试验能够提供真实可靠的数据,但成本相对较高,且试验条件的设置需要严格控制。
在实际的铁路桥梁设计中,工程师需要综合考虑各种因素,制定合理的抗风设计策略。
对于跨度较大的桥梁,如悬索桥和斜拉桥,抗风设计尤为关键。
这类桥梁的柔性较大,更容易受到风的影响,需要采取特殊的抗风措施,如设置风缆、优化桥塔形状等。
在桥梁的施工过程中,也需要考虑风的影响。
强风可能会影响施工的安全性和精度,因此需要制定相应的防风措施和施工方案。
Bridge and Structure Wind Resistance Analysis and TestWind load is the most general and ambiguous long-duration load for bridges, high-rise buildings, cooling towers, large span shells and roofs, and other civil engineering structures. Wind induced effect will induce stability and fatigue problems for those structures. Wind resistance analysis and design is critical for ensuring life-cycle performance of bridges and structures. Recent research works in BE at Tongji University that address bridge and structure wind resistance analysis and test include: Across-wind equivalent static wind loads and responses of super-high-rise buildings; Aero-elastic model test study on a bridge pylon considering the interference effects of surrounding structures; Torsional stiffness degradation and aerostatic divergence of suspension bridge decks; Experimental study of wind loads on cylindrical reticulated shells; Multiple loading effects on wind-induced static performance of super-larege cooling towers; Parametric vibration of stay cables under axial narrow-band stochastic excitation; Wind-induced responses of a large-scale membrane structure; Superposability of unsteady aerodynamic loads on bridge deck sections.Across-Wind Equivalent Static Wind Loads and Responses ofSuper-High-Rise BuildingsWind tunnel test results have indicated that the across-wind dynamic responses of super-high-rise buildings are often larger than along-wind ones. Based on a series of wind tunnel tests on 15 rectangular super-high-rise building models with side ratios smaller than 2 in four categories of simulated wind fields with high-frequency force balance technique, the present study develops an analytical method for across-wind equivalent static wind loads on super-high-rise buildings and their corresponding responses.Objective & Approach: Using several formulas of across-wind aerodynamic forces and aerodynamic damping of rectangular super-high-rise buildings with side ratios smaller than 2 proposed previously by the authors, across-wind equivalent static loads and responses of super-high-rise buildings are evaluated through a proper combination of resonant and background components. The resonant component is computed according to the power spectral density of the base moment and the aerodynamic damping. The background component, whose vertical distribution is derived from background moment responses at different heights and then expressed as a cubic equation of the relative height, is computed using the base moment coefficients. Furthermore, comparisons are made for the equivalent static wind loads and responses of a hypothetical typical building between the present method and the AIJ (1996) method, which indicate the applicability of the present method. Finally, the effects of b ackground component and aerodynamic damping on the equivalent wind loads and responses are also discussed.Principal Investigator:Yong Quan and Ming GuFunding: National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50878159 and 0715040) and the Shanghai Pujiang Program (Grant No. 08PJ1409500)Key Publications:Quan Y, Ming Gu, 2012, Across-Wind Equivalent Static Wind Loads and Responses ofSuper-High-Rise Buildings. Advances in Structural Engineering, 15(12), 2145-2155.Aero-elastic Model Test Study on a Bridge Pylon Considering the Interference Effects of Surrounding StructuresThrough the wind tunnel test, investigators noted that the torturing response of the Empire State building would have been doubled if two brand-new buildings were to be constructed in its two neighboring blocks. In this paper, the interference effect of surrounding structures on the wind induced vibrations of a bridge pylon of the already-finished Mingpu Bridge was investigated through wind tunnel tests. The static and buffeting responses at the top of the bridge pylon in along-wind, across-wind directions are acquired and analyzed, respectively. Meanwhile, some conclusions referring to the effect of cooling towers on the bridge pylon are drawn. At the end, boundary layer wind tunnel tests are conducted to verify the interference effect of the two cooling towers.Objective: The interference effect between buildings has been a popular issue in structural wind engineering for a long time. Most researches about this issue have been focused mainly on high-rise buildings. For long-span bridges, the interference effects between structures arc rarely discussed.Approach: In this paper, an aerodynamic elastic model test of a free-standing bridge pylon located adjacent to two large-scale cooling towers is presented. Through the mode analysis, the structure mode shapes arc obtained. Then by the simulation of the two cooling towers in the boundary layer during the aeroclastic model test, the vibration responses of the bridge pylon in smooth and turbulence flows arc obtained respectively.Significant Result: The study shows that the interference effect of the two hugo-volume cooling towers on the wind induced vibration responses of the bridge pylon should not be neglected. In smooth flow, due to the regular shedding vortex from the upwind cooling towers, the interference effect is evident in that strong resonant responses arc induced on the lower-order modes of the downwind bridge pylon. However, in turbulence flow, this kind of interference effect is greatly reduced. Moreover, more attention should be paid to the case when the cooling towers arc located at the perfectly right upwind direction of the bridge pylon. Their interference effect will certainly cause great resonant vibrations in the longitudinal direction, which cannot be ignored for granted. Furthermore, the turbulence flow at the bridge pylon considering the interference effect is measured through a 1:500 flow experiment to discover the interference effect of the cooling towers. In the end, a dynamic magnification factor is proposed to take the interference effect into consideration, with a value of 2.25 suggested for the design of pylons.Principal Investigator: RU-JIN MA and XIAO-HONG HUFunding: National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 5150708073)Key Publications:1.Ma R J, Hu X H. AEROELASTIC MODEL TEST STUDY ON A BRIDGE PYLONCONSIDERING THE INTERFERENCE EFFECTS OF SURROUNDING STRUCTURES[J].International Journal of Structural Stability and Dynamics, 2013, 13(05).Torsional stiffness degradation and aerostatic divergence ofsuspension bridge decksA classical concept of the ATD, involves a critical flow speed beyond which an unlimited growth in structural rotation occurs. However, an unlimited growth in deformation is unrealistic, and hence it is more reasonable to define the critical divergence wind speed as one at which the twist of an airfoil increases rapidly to the point of failure. The objective of this study is, specific to long-span suspension bridges, investigating the motion-induced effects on the system stiffness and the mechanism of the ATD of suspension bridges immersed in turbulent flows. Objective: The mechanism of aerostatic torsional divergence (ATD) of long-span suspension bridges is investigated. A theoretical analysis on the basis of a generalized model is presented, showing that the vertical motion of a bridge deck is crucial to the torsional stiffness of the whole suspended system, and that the vertical motion of either cable with a magnitude beyond a certain threshold could result in a sudden degradation of the torsional stiffness of the system. This vertical motion-induced degradation of stiffness is recognized as the main reason for the ATD.Approach: Long-span suspension bridges are susceptible to such a type of divergence, especially when they are immersed in turbulent wind fields. The divergences that occur in turbulent wind fields differ significantly from those in smooth wind fields, and the difference is well explained by the generalized model that the loosening of any one cable could result in the vanishing of the part of stiffness provided by the whole cable system.Significant Result: The mechanism revealed in this paper leads to a definition of the critical wind speed of the ATD in a turbulent flow; that is, the one resulting in a vertical motion so large as to loosen either cable to a stressless state. Numerical results from the nonlinear finite-element (FE) analysis of the Xihoumen suspension bridge, in conjunction with observations from wind tunnel tests on an aero-elastic full bridge model, are in support of the viewpoint presented in this study.Principal Investigator:Z.T. Zhang, Y.J. Ge and Y.X. YangFunding: The National Science Foundation (Grant nos. 51178182 and 90915002), and the open project of the state key laboratory of disaster reduction in civil engineering (Project no.SLDRCE10-MB-03).Key Publications:Zhang Z T, Ge Y J, Yang Y X. Torsional stiffness degradation and aerostatic divergence of suspension bridge decks [J]. Journal of Fluids and Structures, 2013, 40: 269-283.Experimental study of wind loads on cylindrical reticulated shells With the increases in the height and span of dry-coal sheds, wind loads become one of the key factors in structural designs. Unfortunately, wind loads of dry-coal sheds do not exist in codes or standards, which will provide guidance to the design of dry-coal sheds. The current study presents in detail the characteristics of the wind pressures on the upper and lower surfaces and the net pressures. The block mean and fluctuating (rms) pressure coefficients, which are suitable for engineering applications, are given as references for wind load codes.Objective: The cylindrical reticulated shell structures without side walls, which are normally arranged in pairs, are usually used as dry-coal sheds in a thermal power plant. The wind loads of these shells do not exist in standards or codes.Approach: Therefore, this study investigates the mean and fluctuating wind loads on a cylindrical reticulated shell with a rise-to-span ratio of 0.39 through a series of wind tunnel tests. The characteristics of the wind pressures on the upper and lower surfaces and the net pressures are presented.Significant Result: The results show that the wind direction and another shell structure significantly affect the wind loads on the principal shell. The most unfavorable wind direction is around 30◦, whereas the effects of the wind field and the height of the coal stack are small. The surfaces of the shells are divided into nine blocks, and the block mean and fluctuating (rms) pressure coefficients suitable for engineering applications are given as references for wind load codes.Principal Investigator:Peng HUANG, Xuan-yi ZHOU, Ming GUFunding:Key Publications:Huang P, Zhou X, Gu M. Experimental study of wind loads on cylindrical reticulated shells [J]. Applied Mathematics and Mechanics, 2013, 34: 281-296.Multiple Loading Effects on Wind-Induced Static Performance ofSuper-Larege Cooling TowersThe present Codes NDGJ5-88, GB/T 50102-2003 and DL/T 5339-2006 (hereafter referred as the Chinese Codes) can hardly provide the necessary technical support for the structural design of super-large cooling towers for the following reasons. To avoid potential unfavorable designs brought by adopting the unreal external pressure distribution, comparative studies of structural responses obtained by loading the actual extreme external wind pressure and those produced by traditional design methodology are indispensable. To study potential problems with the present design methodology for super-large cooling towers, pressure measurements on an actual 176 m super-large cooling tower's rigid model in different tower group scenarios are conducted in an ABL wind tunnel to produce the accurate cladding wind loads. Objective: Currently, four grouped 177 m super-large cooling towers, i.e. column-supported hyperboloidal shells, are to be constructed in a typical electric power plant in Southeast China. To this end, simultaneous pressure measurements on 1:200 rigid tower models are carried out in an atmospheric boundary layer (ABL) wind tunnel, aimed at accurately obtaining the external/ internal cladding wind loads on these shells.Approach: The wind-induced static behavior of the cooling towers is analyzed by applying the wind loads acquired via the pressure model tests, using both linear elastic and nonlinear elastic finite element (FE) analyses. The corresponding responses (structural deformation, internal force and local buckling state) are compared with those obtained by the traditional design approach, focused on the effects of internal suction and external pressure distribution. Besides, the tower group interference effects are studied by comparing the results computed of a freestanding tower, with those of the tower groups during two deferent construction stages.Significant Result: The main findings about the loading effects on the static performance of the super-large cooling towers are helpful for improving the current Chinese Codes that govern the design of super-large cooling towers.Principal Investigator:X. X. CHENG, L. ZHAO and Y. J. GEFunding: the National Natural Science Foundation of China (91215302, 51178353, and 51208254), the National Key Basic Research Program of China (i.e. 973 Program) (2013CB036300)Key Publications:Cheng X X, Zhao L, Ge Y J. MULTIPLE LOADING EFFECTS ON WIND-INDUCED STATIC PERFORMANCE OF SUPER-LARGE COOLING TOWERS [J]. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 2013, 13(08).Parametric Vibration of Stay Cables under Axial Narrow-BandStochastic ExcitationStudying the response characteristics of the parametric vibration of stay cables under axial stochastic excitations is of great significance to bridge structural designers. Relatively few studies have focused on the response problem of cables under axial stochastic excitations. A long cable, i.e. Cable A20 of No. 2 Nanjing Bridge over the Yangtze River, is taken as an example to illustrate the application of the theoretical model presented.Objective: The differential equation for inclined cables under axial narrow-band stochastic excitations is established with consideration of the cable sag and variations of cable tension along the cable.Approach: Gaussian and first-order non-Gaussian closed-form solutions are derived by employing the statistical moment truncation method to solve the moment equation.A long cable (Cable A20 of No. 2 Nanjing Bridge over the Yangtze River) is taken as an example to demonstrate the application of the theoretical model presented. The Monte Carlo method is also adopted to simulate the responses of the cable numerically under investigation.Significant Result: The general response characteristics of the cable are analyzed, particularly, the variation characteristics of the response of the cable depending on the excitation bandwidth when the ratio of the central frequency of excitation to the first frequency of cable is equal to one or two. Parametric vibrations of the real Cable A20 excited by the buffeting vibration of the bridge deck of No. 2 Nanjing Bridge over the Yangtze River are also calculated.Principal Investigator:MING GU and SHU-YAN RENFunding: the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50621062)Key Publications:Gu M, Ren S Y. PARAMETRIC VIBRATION OF STAY CABLES UNDER AXIAL NARROW-BAND STOCHASTIC EXCITATION [J]. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 2013, 13(08).Research on wind-induced responses of a large-scale membranestructureDue to the special features of the membrane structure, such as intensive mode of vibration, obvious nonlinear characteristics, and non-ignorable three-dimensional effect, the method for analyzing wind-induced response adopted for high-rise buildings and large-span roof structures cannot be directly applied to a membrane structure. Expo Boulevard, the most important building of Expo 2010 Shanghai China, is the research subject in this paper. The study intends to provide a practical method for analyzing wind-induced responses of membrane structures.Objective: The wind-induced responses of a large-scale membrane structure, Expo Boulevard, are evaluated in this study.Approach: To obtain the wind pressure distribution on the roof surface, a wind tunnel test is performed. A brief analysis of wind pressure on the membrane roof is conducted first and then an analysis of the wind-induced responses of the structure is carried out using a numerical integral method in the time domain. In the process of calculation, the geometrical nonlinearity is taken into account.Significant Result: Results indicate that mean, RSM and peak values of the structure responses increase nonlinearly while the approaching flow velocity increases. Strong nonlinear characteristics are observed in the displacement responses, whereas the responses of nodal stress and cable axial force show minimal nonlinear properties when the membrane structure is subjected to wind loads. Different values of the damping ratio only have a minimal impact on the RSM response of the structure because the background component is a dominant part of the total dynamic response and the resonant component is too small. As the damping ratio increases from 0.02 to 0.05, the RMS responses of vertical displacement, nodal stress and cable axial force decrease by 8.1%, 6.7% and 17.9%, respectively. Since the mean component plays a significant role in the wind-induced response, the values of the gust response factor are not high for Expo Boulevard.Principal Investigator:Zhou Xuanyi, Han Zhihui, Gu Ming, Zhang An-an, Zhang Weiyu and Fang WeiFunding: the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51278368)Key Publications:Zhou X, Han Z, Gu M, et al. Research on wind-induced responses of a large-scale membrane structure[J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 2013, 12(2): 297-305.Superposability of unsteady aerodynamic loads on bridge decksectionsAerodynamic forces acting on bridge decks have generally been classified into steady and unsteady ones, according to whether or not the loads are time-varying. However, these assumptions don’t work for a bluff bridge section and, therefore, the question arises as to whether these loads can be linearly superposed or, in another words, as to whether there exist a group of AA functions independent neither on the turbulent gust structure nor on the structural motions. This is the main concern of this work.Objective: The 2-dimensional unsteady aerodynamic forces, in the context of both a thin airfoil where theory of potential flow is always applicable and a bluff bridge-deck section where separated flow is typically induced, are investigated from a point of view of whether or not they conform to the principle of linear superposition in situations of various structural motions and wind gusts. It is shown that some basic preconditions that lead to the linear superposability of the unsteady aerodynamic forces in cases of thin airfoil sections are no longer valid for a bluff section. Theoretical models of bridge aerodynamics such as the one related to flutter-buffeting analysis and those concerning aerodynamic admittance (AA) functions, however, necessitate implicitly this superposability.Approach: The contradiction revealed in this work may throw light on the perplexing problem of AA functions pertaining to the description of buffeting loads of bridge decks. Some existing theoretical AA models derived from flutter derivatives according to interrelations valid only for thin airfoil theories, which have been employed rather extensively in bridge aerodynamics, are demonstrated to be illogical. Significant Result: Finally, with full understanding of the preconditions of the applicability of linear superposability of the unsteady aerodynamic forces, suggestions in regard to experiment-based AA functions are presented.Principal Investigator:ZHANG Zhi-tian , GE Yao-jun and ZHANG Wei-fengFunding: The National Natural Science Foundation of China; The Open Project of the State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering, China.Key Publications:Zhang Z, Ge Y, Zhang W. Superposability of unsteady aerodynamic loads on bridge deck sections[J]. Journal of Central South University, 2013, 20: 3202-3215.。
抗风揭试验检测报告**抗风揭试验检测报告**一、检测目的二、检测对象本次检测对象为一栋高层建筑,位于市中心繁华商业区,建筑高度约为50米,共有15层。
建筑主体结构为钢筋混凝土结构,外墙采用玻璃幕墙设计。
三、检测仪器1.风洞实验台:用于模拟不同风速下的风力作用。
2.砝码:用于模拟风力对建筑物的外力作用。
3.测力仪:用于测量风力对建筑物的作用力。
四、检测步骤1.设置实验参数:根据建筑物的实际情况和设计要求,确定不同风速下的检测参数。
2.确定风速:设置风洞实验台的风速,并进行实际测量。
3.测量作用力:使用测力仪在不同风速下对建筑物的作用力进行测量。
4.记录数据:记录每个风速下建筑物的作用力值。
5.分析结果:根据实验数据,评估建筑物在不同风速下的抗风性能,提出改进建议。
五、实验结果通过本次实验,我们得到了以下数据:1.风速1级:作用力为100N2.风速2级:作用力为200N3.风速3级:作用力为300N4.风速4级:作用力为400N根据以上数据,我们可以得出建筑物在不同风速下的抗风性能评估:1.在1级风速下,建筑物的抗风性能较强,作用力较小。
2.在2级风速下,建筑物产生的作用力适中,稳定性良好。
3.在3级风速下,建筑物的抗风性能有所下降,作用力明显增加。
4.在4级风速下,建筑物的抗风性能较差,作用力较大,稳定性受到威胁。
六、结论与建议根据实验结果,我们可以得出以下结论:1.建筑物在一定风速范围内具有良好的抗风性能,可以满足正常使用条件下的安全要求。
2.建筑物在高风速下的抗风性能较弱,有安全隐患,需要进一步加强结构设计和加固措施。
综上所述,建议对建筑物的结构进行进一步评估,加强在高风速条件下的抗风设计,确保建筑物的稳定性和安全性。
同时,建议加强风险管理措施,对风速较大的天气条件下采取相应的预防措施,保障建筑物和居民的安全。
报告人:XXX。
道路桥梁的桥梁抗风疲劳性能分析与改善研究摘要:道路桥梁作为重要的交通基础设施,承担着连接城市、促进经济发展的重要作用。
然而,在面对自然灾害中常常暴露出较弱的抗风疲劳性能,尤其是在风力较强的地区。
因此,对于桥梁的抗风疲劳性能进行深入研究和改善至关重要。
关键词:道路桥梁;抗风疲劳;性能分析;改善研究引言近年来,随着交通发展的迅猛和桥梁使用寿命的不断延长,桥梁结构的抗风疲劳性能逐渐成为桥梁设计与安全评估的重要问题。
本论文通过对道路桥梁的桥梁抗风疲劳性能进行分析,旨在提出有效的改善措施和方法,以提高桥梁在风载作用下的稳定性和持久性。
通过本论文的研究,希望能够提高对道路桥梁的桥梁抗风疲劳性能的认识和理解,并为桥梁设计和抗风疲劳改善提供有益的参考和指导。
1.桥梁抗风疲劳性能分析1.1风荷载对桥梁结构的影响风荷载会产生气动力,即风对桥梁结构表面的压力和吸力。
这种气动力会对桥梁产生侧向力、升力和扭矩等作用,导致桥梁产生变形和应力。
风在桥梁柱、梁、悬索等构件周围的流动会产生涡激振动。
这种涡激振动是由于风经过结构构件时产生的涡旋引起的,会引起构件振动,并对其产生疲劳损伤。
当风速达到一定程度时,会引起桥梁的自振动,即风致振动。
这种振动会导致桥梁结构产生共振现象,进而引发疲劳破坏。
风对桥梁结构的流动会产生一定的阻尼效应。
这种阻尼效应可以缓解结构振动的幅度,从而减小疲劳损伤的程度。
1.2桥梁抗风疲劳破坏机理桥梁在长期风荷载作用下会发生疲劳破坏,其抗风疲劳性能是保证桥梁安全可靠运行的重要因素。
风荷载引起桥梁结构中的应力集中区域,这些应力集中会导致材料产生应力集中疲劳,从而引发裂纹的形成和扩展。
裂纹随着反复加载的循环次数增加而逐渐扩展,最终导致疲劳破坏。
风致振动和涡激振动等引起桥梁的自振动与桥梁的固有频率相互匹配时,会发生共振现象。
共振使得桥梁受到的振动幅度进一步增大,加速了疲劳破坏的进程。
在高速风荷载下,桥梁结构可能会受到气动失稳的影响。
目录概述1.采用的规范及参考依据2.设计基本风速、设计基准风速、主梁颤振检验风速的确定2.1 设计基本风速2.2 主梁颤振检验风速3.结构动力特性分析3.1 计算图式3.2 边界条件3.3 动力特性分析4.主梁抗风稳定性分析4.1 桥梁颤振稳定性指数4.2 主梁颤振临界风速的估算4.3 结论概述:大门大桥推荐方案采用双塔双索面混凝土斜拉桥,跨度布置为135+316+ 135=586m,主跨主梁为 形断面,主塔为倒Y形索塔。
在进行初步设计的过程中需要对主桥推荐方案的抗风、抗震性能进行分析。
本报告对推荐方案的抗风稳定性进行分析。
分析的必要性大桥在施工和运营期间,需满足12级以上台风、风速分别为33.3m/s和35.9m/s下的稳定性要求。
由于缺乏桥区处风速观测资料,报告中设计风速采用的是《公路桥梁抗风设计规范》附表A中温州市的10m高设计基准风速。
由于桥址处无论是10m平均最大风速,还是瞬时最大风速均较大,而主桥推荐方案有“塔高、跨大”的特点,因此,主桥方案斜拉桥结构的抗风稳定性检算是必需的。
结论利用ANSYS软件对推荐方案的相关环节进行相应分析,得出如下结论:结构的抗风稳定性等级为Ⅰ级,成桥状态和施工状态的主梁的颤振临界风速大于主梁的颤振检验风速,满足抗风稳定性要求。
1.采用规范及参考依据1.1 中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)1.2 中华人民共和国推荐性行业标准《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/TD60-01-2004)1.3 中华人民共和国交通部部标准《公路斜拉桥设计规范》(试行)(JTJ027-96)2.设计基本风速、设计基准风速和主梁颤振检验风速的确定根据《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004),查得温州地区距地=33.8m/s。
据《温州市大门大桥工面以上10米,频率为1/100平均最大风速V10程可行性研究报告》中4.3.7条桥梁抗风、抗震规定标准,大桥在施工和运营期间,需满足12级以上台风、风速分别为33.3m/s和35.9m/s下的稳定性要求。
大桥分析报告1. 简介本报告主要对一座大桥进行分析。
大桥是连接两个地理位置的枢纽,对于交通和经济的发展至关重要。
通过分析大桥的设计、结构、施工和维护等方面,可以评估其安全性和可持续性。
2. 设计在大桥的设计阶段,需要考虑各种因素,包括地理环境、交通流量、材料选择等。
设计师需要通过模型和仿真来评估桥梁的结构强度和稳定性。
同时,还需要考虑桥梁的使用寿命和维护成本。
设计阶段的重点是确保大桥在各种条件下都能安全可靠地运行。
3. 结构大桥的结构是其核心部分,直接关系到桥梁的稳定性和承载能力。
桥梁的结构可以采用各种形式,如悬索桥、拱桥、梁桥等。
每种结构都有其特点和适用条件。
一般情况下,设计师会根据桥梁所在地的地理条件和交通要求来选择合适的结构。
4. 施工大桥的施工是一个复杂的过程。
首先,需要进行地基处理和基础建设,以确保桥梁的稳定性。
然后,施工人员需要按照设计图纸进行各个部分的搭建和连接。
在施工过程中,需要考虑安全、质量和进度等因素。
施工人员必须严格遵守施工规范和操作程序,以确保大桥的质量和可靠性。
5. 维护大桥的维护工作是保持其安全和可持续性的关键。
维护包括定期巡检、维修和更换损坏部件等工作。
定期巡检可以及时发现桥梁的结构问题和疲劳现象。
维修工作可以及时处理桥梁的损坏和腐蚀问题,以延长其使用寿命。
如果发现了严重的结构问题,可能需要进行大修或者重建。
6. 安全性分析大桥的安全性是其最重要的考量因素之一。
安全性分析可以通过对桥梁的结构和负荷进行计算和评估来完成。
通过考虑自然灾害、交通事故和人为破坏等多种因素,可以得出桥梁的可靠性和安全系数。
如果发现安全隐患或者小问题,需要及时采取措施进行修复或者加固。
7. 可持续性评估大桥的可持续性是指桥梁在运营期间对环境和资源的影响程度。
可持续性评估考虑了桥梁的能耗、排放和水资源消耗等因素。
通过采用环保材料、节能技术和智能化管理,可以降低桥梁的能耗和环境影响。
同时,桥梁的使用寿命和维护成本也是可持续性评估的考量因素。
目录概述1.采用的规范及参考依据2.设计基本风速、设计基准风速、主梁颤振检验风速的确定 2.1 设计基本风速2.2 主梁颤振检验风速3.结构动力特性分析3.1 计算图式3.2 边界条件3.3 动力特性分析4.主梁抗风稳定性分析4.1 桥梁颤振稳定性指数4.2 主梁颤振临界风速的估算4.3 结论概述:大门大桥推荐方案采用双塔双索面混凝土斜拉桥,跨度布置为135+316+ 135=586m,主跨主梁为 形断面,主塔为倒Y形索塔。
在进行初步设计的过程中需要对主桥推荐方案的抗风、抗震性能进行分析。
本报告对推荐方案的抗风稳定性进行分析。
分析的必要性大桥在施工和运营期间,需满足12级以上台风、风速分别为33.3m/s 和35.9m/s下的稳定性要求。
由于缺乏桥区处风速观测资料,报告中设计风速采用的是《公路桥梁抗风设计规范》附表A中温州市的10m高设计基准风速。
由于桥址处无论是10m平均最大风速,还是瞬时最大风速均较大,而主桥推荐方案有“塔高、跨大”的特点,因此,主桥方案斜拉桥结构的抗风稳定性检算是必需的。
结论利用ANSYS软件对推荐方案的相关环节进行相应分析,得出如下结论:结构的抗风稳定性等级为Ⅰ级,成桥状态和施工状态的主梁的颤振临界风速大于主梁的颤振检验风速,满足抗风稳定性要求。
1.采用规范及参考依据1.1 中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)1.2 中华人民共和国推荐性行业标准《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004)1.3 中华人民共和国交通部部标准《公路斜拉桥设计规范》(试行)(JTJ027-96)2.设计基本风速、设计基准风速和主梁颤振检验风速的确定根据《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004),查得温州地区距地面以上10米,频率为1/100平均最大风速V10=33.8m/s。
据《温州市大门大桥工程可行性研究报告》中4.3.7条桥梁抗风、抗震规定标准,大桥在施工和运营期间,需满足12级以上台风、风速分别为33.3m/s和35.9m/s下的稳定性要求。
本报告中场地平均最大风速按后者取值。
桥址地表类别按A类考虑,桥面离水面高度为38.5m,根据《公路桥梁抗风设计规范》式3.2.5-1,计算得K1=1.38,由此,求得本桥运营阶段的设计基本风速Vd =K1·V10=49.542m/s。
对于施工阶段,设计基准风速VDS=45.954m/s。
根据《公路桥梁抗风设计规范》第6.3.8条,主梁成桥状态颤振检验风速[Vcr ]=1.2·μF·Vd=1.2×1.3068×49.542=77.69m/s。
主梁施工阶段颤振检验风速[V scr ]= 1.2·μf·VDS=1.2×1.3068×39.181=72.05m/s。
3.结构动力特性分析3.1 计算图式本方案的抗风稳定性分析中,梁、塔、墩采用梁单元建模,索采用单向受拉杆单元建模。
考虑到主梁为带实心边梁板式开口断面,其自由扭转刚度较小,若按照单脊梁(鱼骨式)模型,因为常规梁单元的限制,其不能考虑主梁约束扭转刚度的影响,因此在建模分析中常考虑作三主梁模型处理。
而在ANSYS 程序中提供考虑截面翘曲刚度的梁单元,通过建立单脊梁(鱼骨式)模型,能够准确计算结构的扭转频率,从而有效模拟斜拉桥开口截面主梁。
报告采用单脊梁模型,梁单元选用计入截面翘曲刚度的BEAM188单元。
为比较动力特性分析结果,另采用梁格法建模分析,进行验证。
见图1。
根据结构所处状态,建模包括4方面内容:本桥式方案成桥状态和施工独塔阶段、最大双伸臂阶段、最大单伸臂阶段。
各计算图式如图1、2。
图1 成桥状态计算图式(单脊梁和梁格模型)图2 最大双伸臂和独塔阶段计算图式图3 最大单伸臂阶段计算图式3.2 边界条件本桥式方案的成桥状态和施工最大双、单伸臂阶段的边界条件见表3,表3成桥状态和施工最大单伸臂阶段结构各部位边界条件注:1.表3中,△x、△y、△z分别表示沿横桥向、竖桥向、纵桥向的线位移,θx、θy、θz分别表示绕横桥向、竖桥向、纵桥向的转角位移,1—约束,0—放松。
2.施工最大双悬臂阶段主塔在承台顶处、塔梁交接处边界条件与施工最大单悬臂阶段相同。
3.3 结构动力特性分析3.3.1 成桥状态表4和表5分别给出单脊梁和梁格法建模成桥状态的振型特点,单脊梁模型其相应的振型图见图5。
从表4和表5可以看出,采用188单元的单脊梁和梁格法建模分析结果很接近,同时其扭转频率值相差不到3%。
单脊梁模型分析结果满足要求。
从振型图来看,因为塔、梁分离,节点无顺桥向约束,主梁顺桥向刚度比较弱,一阶振型为纵飘振型,频率值较低。
同时,主塔和斜拉索对主梁的扭转制约作用比较明显,主梁抗扭刚度较高,振型靠后,出现在第十阶,对结构抗风有利。
塔高自承台以上达148.3m,斜拉桥主跨为316m,但由于采用倒Y形,因而主塔的纵弯振型靠前,出现在第一阶。
尽管主塔较高,塔梁分离,板式主梁的抗扭刚度较小,但由于塔身形状以及双索面的布设,主梁仍具有较高的扭转自振频率和扭弯频率比,为主梁的抗风稳定性提供了可靠的保证。
表4 成桥状态动力特性表(单脊梁模型)表5 成桥状态动力特性表(梁格模型)第一阶模态第二阶模态第三阶模态第四阶模态第六阶模态第七阶模态第八阶模态第九阶模态第十阶模态图5 成桥状态前十阶模态3.3.2 裸塔状态独塔自立状态的振型特点见表6,其相应的振型图见图6。
对结果分析可知,塔身较高,呈倒Y形,塔身纵弯频率较低,而侧弯和扭转频率较高,说明裸塔自身的抗扭刚度较高。
表6 推荐方案独塔自立状态动力特性表第一阶模态第三阶模态第四阶模态第五阶模态图6 裸塔自立状态前五阶模态3.3.3 最大双伸臂状态施工最大双伸臂阶段的振型特点见表7,其相应的振型图见图7。
从振型图来看,由于边跨合龙前主塔双侧最大伸臂长度仅为97.6m,结构的动力特性更依赖于主塔自身特性,最大双伸臂结构的低阶振型出现以主塔为主的振动,主梁扭转频率较高。
主梁竖弯和扭转基频较为接近,需要进行弯扭耦合颤振检算。
表7 施工最大双伸臂阶段动力特性表第一阶模态第三阶模态第四阶模态第五阶模态第六阶模态图7 施工最大双伸臂阶段前六阶模态3.3.4 最大单伸臂状态施工最大单伸臂阶段的振型特点见表8,其相应振型见图8。
从振型图来看,在最大悬臂状态,由于塔梁固结,低阶振型出现塔梁纵弯和塔梁横弯的振型。
而边墩纵飘振型在第九、十阶出现。
最大伸臂达158m,主梁的抗扭刚度相对双伸臂明显偏小,扭转振型在第五阶出现。
表8 施工最大单伸臂阶段动力特性表第一阶模态第二阶模态第三阶模态第四阶模态第五阶模态4.主梁抗风稳定性分析 4.1 桥梁抗风安全等级根据《公路桥梁抗风设计规范》第6.3.1条,桥梁颤振安全等级按下式计算:f I =[]cr t V f B,各工况下的颤振稳定性指数及分级见表9。
表9 颤振稳定性指数及分级从表9可以看出,本桥成桥状态和施工最大单伸臂阶段的主梁颤振稳定性指数I f 值均小于2.5,抗风稳定性分级均为Ⅰ级,因此,可以得出本桥的成桥状态和施工最大单、双伸臂阶段的抗风安全是有充分保证的。
4.2 颤振临界风速的估算对弯扭耦合颤振,其临界风速根据《公路桥梁抗风设计规范》的两个公式分别进行估算。
4.2.1 弯扭耦合颤振的Van der put公式Vcr1=ηα·ηs[1+(ε-0.5)br/72.0μ]·ωh·b式中:ηs 为主梁断面形状影响系数,取ηs=0.7;ηα为攻角效应系数,取ηα=1;b为半桥宽,取b=17.75;r为惯性半径,计算得2.75;ε为扭弯频率比,成桥阶段:ε= f10/ f2=2.973;施工阶段:最大双伸臂ε= f6/ f4=1.271,最大单伸臂ε= f5/ f1=2.566。
μ为梁体质量与空气的密度比,μ=m/(πρb2)=43.7。
m=53008kg/m;ρ=1.225kg/m3;ωh为基阶竖弯自振圆频率,成桥阶段:ωh1=2πf2=1.813;施工阶段:最大双伸臂ωh2=2πf3=5.536,最大单伸臂ωh3=2πf3=2.175。
成桥阶段:Vcr1=145.5m/s>[Vcr]= 77.69m/s。
施工阶段:最大双伸臂V scr1=185.9m/s>[V scr] =72.05m/s。
最大单伸臂V scr1=150.3m/s>[V scr] =72.05m/s4.2.2 分离流扭转颤振的临界风速的Herzog公式V co =Tho-1·B·ft式中:Tho-1为西奥多森数的倒数,根据《公路桥梁抗风设计规范》第6.3.4.2条,Tho-1;B为全桥宽,取B=35.5米;f t 为主梁扭转基频。
成桥阶段:f t =0.8578;施工阶段:最大双伸臂f st =1.1199,最大单伸臂f st =0.8882。
计算得:成桥阶段:V co =186.8m/s ;施工阶段:最大双伸臂V s co1=243.9m/s ,最大单伸臂V s co2=193.4m/s 。
考虑形状折减系数ηs =0.7和攻角效应折减系数ηα=1.0,得: 成桥阶段:V cr =130.8m/s>[V cr ]= 77.69m/s ;施工阶段:最大双伸臂V s cr1=170.7m/s>[V s cr ] =72.05m/s 。
最大单伸臂V s cr2=135.4m/s>[V s cr ] =72.05m/s 4.3 结论通过以上分析知,桥梁在成桥阶段和施工阶段的抗风临界风速均大于该地区最大设计风速,说明该方案满足抗风性要求。
希望以上资料对你有所帮助,附励志名言3条: 1、理想的路总是为有信心的人预备着。
2、最可怕的敌人,就是没有坚强的信念。
——罗曼·罗兰3、人生就像爬坡,要一步一步来。
——丁玲。