專利名稱：一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的氣動結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣動抑振措施，特別涉及一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的氣動結(jié)構(gòu)。
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，以及顫振失穩(wěn)風(fēng)速偏低等。由于結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動形式對于結(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)致振動措施?，F(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，所以常采用氣動措施。但以往的氣動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)，也會影響美觀，而且有時(shí)單一的氣動措施并不能滿足橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性要求，需要多種氣動措施組合的綜合措施。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的氣動結(jié)構(gòu)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案。橋梁的欄桿部分封閉。所述欄桿部分封閉后的透風(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。所述部分封閉的方式包括間隔封閉或者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。與以往氣動措施不同，本實(shí)用新型所述提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的氣動結(jié)構(gòu)，不需要在橋梁斷面上增加額外構(gòu)件，而是采用對橋梁的欄桿進(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為本實(shí)用新型實(shí)施例1的部分封閉方式示意圖之一；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的部分封閉方式示意圖之二 ；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的部分封閉方式示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(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
[0016]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型針對存在抗風(fēng)問題的橋梁，對橋梁的欄桿進(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，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。對橋梁斷面外側(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0.58m,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。對橋梁的欄桿防護(hù)網(wǎng)從底部開始向上封閉0.5m，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%。[0032]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)行渦激振動試驗(yàn)和顫振穩(wěn)定性試驗(yàn)，具體檢驗(yàn)需要檢測參數(shù)包括:是否發(fā)生渦激振動現(xiàn)象及發(fā)生渦激振動的最大振幅、頗振臨界風(fēng)速。4)如果該種封閉欄桿氣動措施滿足抗風(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)定性的氣動結(jié)構(gòu)，其特征在于:橋梁的欄桿部分封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的氣動結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述部分封閉的方式包括間隔封閉或者分塊整體封閉中的一種或者兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的氣動結(jié)構(gòu)，其特征在于:橋梁兩側(cè)的欄桿采用相同方式的部分封閉。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的氣動結(jié)構(gòu)，該氣動結(jié)構(gòu)通過對欄桿進(jìn)行部分封閉來實(shí)現(xiàn)，本實(shí)用新型可以顯著提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方便，施工簡單，效果明顯，對抑制渦激振動和提高顫振穩(wěn)定性具有良好的作用。
文檔編號E01D19/10GK203049450SQ20122070464
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者管青海, 李加武, 王方亮, 白樺, 方成 申請人:長安大學(xué)