一種抑制流線型鋼箱梁懸索橋主梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動的人行道欄桿構(gòu)造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，是一種涉及流線型鋼箱梁的風(fēng)致振動抑制構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]大跨度懸索橋結(jié)構(gòu)抗扭剛度低，阻尼小，是風(fēng)致響應(yīng)的敏感結(jié)構(gòu)，在自然風(fēng)作用下將容易出現(xiàn)渦激振動問題。渦激振動是大跨度橋梁在低風(fēng)速下很容易出現(xiàn)的一種風(fēng)致振動現(xiàn)象，渦激振動帶有自激性質(zhì)，但振動的結(jié)構(gòu)反過來會渦脫形成某種反饋機(jī)制，因此渦激振動是一種帶有自激性質(zhì)的風(fēng)致限幅振動。由于渦激振動很容易在低風(fēng)速下發(fā)生，而且振幅之大足以影響行車安全，因此，避免橋梁發(fā)生渦激共振或限制其振幅在可接受的范圍內(nèi)具有十分重要的意義。
[0003]許多研宄表明，采用一些氣動措施能有效的優(yōu)化主梁的渦激振動性能。目前采用較多的氣動措施是通過施加導(dǎo)流板等來優(yōu)化主梁的渦激振動性能。但是，通過施加導(dǎo)流板等對主梁的禍激振動性能提尚有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種流線型鋼箱梁懸索橋渦激振動抑制構(gòu)造，有效的優(yōu)化主梁的渦激振動性能。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種流線型鋼箱梁懸索橋主梁結(jié)構(gòu)抑制風(fēng)致振動的人行道欄桿構(gòu)造，人行道欄桿沿橋邊沿依主梁中心線對稱設(shè)置，其特征在于，人行道欄桿每隔3L封閉L，即:人行道欄桿按照L封閉+3L鏤空為結(jié)構(gòu)單元沿主梁長度方向重復(fù)布置，L為單位長度；人行道欄構(gòu)件其它保持不變。
[0007]本發(fā)明的有益效果是，可顯著優(yōu)化懸索橋渦激振動性能，減小渦激振動振幅，可有效改善橋梁渦激振動安全性；結(jié)構(gòu)簡單，易于施工。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明實(shí)施例國內(nèi)某懸索橋橋孔布置圖(本圖中的單位為mm)；
[0009]圖2是圖1中懸索橋主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面布置圖；
[0010]圖3是圖2中懸索橋主梁人行道欄桿的側(cè)視圖局部；
[0011]圖4是使用本發(fā)明前，流線型鋼箱梁懸索橋主梁在+3°風(fēng)攻角和0°風(fēng)攻角下，實(shí)橋豎彎振幅隨風(fēng)速變化曲線；
[0012]圖5是使用本發(fā)明前，流線型鋼箱梁懸索橋主梁在+3°風(fēng)攻角和0°風(fēng)攻角下，實(shí)橋扭轉(zhuǎn)振幅隨風(fēng)速變化曲線；
[0013]圖6是使用本發(fā)明后，流線型鋼箱梁懸索橋主梁在-3°?+5°風(fēng)攻角下，實(shí)橋豎彎振幅隨風(fēng)速變化曲線；
[0014]圖7是使用本發(fā)明后，流線型鋼箱梁懸索橋主梁在-3°?+5°風(fēng)攻角下，實(shí)橋扭轉(zhuǎn)振幅隨風(fēng)速變化曲線；
[0015]注:風(fēng)攻角，以流體速度指向橋梁下底面為正。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]參照圖1、圖2、圖3，流線型鋼箱梁懸索橋主梁風(fēng)致振動抑制構(gòu)造，包括主梁人行欄桿具體構(gòu)件形式按照常規(guī)不變，僅將人行欄桿一封三空。
[0018]圖3作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，人行道欄桿按照2m(封閉不透風(fēng))+6m(鏤空)形式布置。
[0019]下面以某大跨度懸索橋?yàn)槔ㄟ^剛性節(jié)段模型的風(fēng)致振動試驗(yàn)來對比加設(shè)本發(fā)明構(gòu)造后主梁和不加任何工程措施主梁風(fēng)致振動情況。按照1:50的幾何縮尺比制作了主梁的節(jié)段模型，并于風(fēng)洞中進(jìn)行了剛性節(jié)段模型的風(fēng)致振動試驗(yàn)。該模型在設(shè)計(jì)中滿足了幾何參數(shù)、慣性參數(shù)以及重力參數(shù)的一致性條件，所以可以保證模型結(jié)構(gòu)靜動力行為與原型主梁的一致。為了得到更為顯著的風(fēng)振現(xiàn)象，試驗(yàn)過程中采用了較小的阻尼。
[0020]圖4給出了使用本發(fā)明前，流線型鋼箱梁懸索橋主梁在+3°風(fēng)攻角和0°風(fēng)攻角下，實(shí)橋豎彎振幅隨風(fēng)速變化曲線，圖中風(fēng)速、振幅均已通過相似準(zhǔn)則換算至實(shí)際主梁。可以看出+3°風(fēng)攻角和0°風(fēng)攻角下，風(fēng)速在5?lOm/s時(shí)出現(xiàn)第一個(gè)渦振區(qū)，此時(shí)主梁渦振振幅接近《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的渦振容許值；+3°風(fēng)攻角下渦振振幅略大于0°風(fēng)攻角下的渦振振幅。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到20m/s時(shí)，+3°風(fēng)攻角下主梁渦振振幅達(dá)到450mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于容許振幅。所以不加任何工程措施的流線型鋼箱梁懸索橋主梁豎向渦激振動性能較差，存在嚴(yán)重的豎向渦激振動問題。
[0021]圖5給出了使用本發(fā)明前，流線型鋼箱梁懸索橋主梁在+3°風(fēng)攻角和0°風(fēng)攻角下，實(shí)橋扭轉(zhuǎn)振幅隨風(fēng)速變化曲線，圖中風(fēng)速、振幅也均已通過相似準(zhǔn)則換算至實(shí)際主梁?？梢钥闯?3°風(fēng)攻角和0°風(fēng)攻角下，風(fēng)速在15?20m/s時(shí)出現(xiàn)第一個(gè)渦振區(qū)，此時(shí)主梁渦振振幅超過《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的渦振容許值；+3°風(fēng)攻角下渦振振幅遠(yuǎn)大于0°風(fēng)攻角下的渦振振幅。另外，根據(jù)我國橋梁通行的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)風(fēng)速大于25m/s時(shí)，橋梁限制通行，不會造成影響，因此不考慮風(fēng)速大于25m/s時(shí)主梁的渦激振動。所以不加任何工程措施的流線型鋼箱梁懸索橋主梁扭轉(zhuǎn)渦激振動性能較差，存在嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)渦激振動問題。
[0022]為有效抑制流線型鋼箱梁懸索橋主梁的渦激振動，提高主梁的渦振性能。在主梁施加本發(fā)明的風(fēng)振抑制構(gòu)造，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，施加了本發(fā)明的風(fēng)振抑制構(gòu)造后，相同風(fēng)攻角下主梁的渦振區(qū)明顯消失，渦振振幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于容許振幅，主梁未發(fā)生渦振現(xiàn)象。
[0023]為進(jìn)一步分析本發(fā)明對流線型鋼箱梁懸索橋主梁渦激振動的抑制效果，試驗(yàn)進(jìn)行了主梁模型在-3°?+5°風(fēng)攻角范圍內(nèi)，來流為均勻流時(shí)的風(fēng)洞試驗(yàn)(如圖6?7所示)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在各個(gè)風(fēng)偏角范圍內(nèi)，主梁的渦激振動振幅均較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于容許振幅，未發(fā)現(xiàn)有渦振現(xiàn)象。
[0024]主梁的風(fēng)洞試驗(yàn)證明:本發(fā)明構(gòu)造可以有效抑制流線型鋼箱梁懸索橋主梁的風(fēng)致振動，改善主梁的渦激振動性能。
[0025]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抑制流線型鋼箱梁懸索橋主梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動的人行道欄桿構(gòu)造，人行道欄桿沿橋邊依主梁中心線對稱設(shè)置，其特征在于，人行道欄桿每隔3L封閉L，即:人行道欄桿按照L封閉+3L鏤空為結(jié)構(gòu)單元沿主梁長度方向重復(fù)布置，L為單位長度；人行道欄構(gòu)件其它保持不變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制流線型鋼箱梁懸索橋主梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動的人行道欄桿構(gòu)造，其特征在于，人行道欄桿每隔6m同時(shí)封閉2m。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抑制流線型鋼箱梁懸索橋主梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動的人行道欄桿構(gòu)造，人行道欄桿沿橋邊沿依主梁中心線對稱設(shè)置，人行道欄桿每隔3L封閉L，即：人行道欄桿按照L封閉+3L鏤空為結(jié)構(gòu)單元沿主梁長度方向重復(fù)布置，L為單位長度；人行道欄構(gòu)件其它保持不變。本發(fā)明構(gòu)造改變主梁的空氣繞流特性，顯著提高了流線型鋼箱梁渦激振動性能，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便且經(jīng)濟(jì)性好。
【IPC分類】E01D19-10
【公開號】CN104762876
【申請?zhí)枴緾N201510179489
【發(fā)明人】馬存明, 段青松, 廖海黎, 李明水
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月16日