南宁大桥的抗风性能风洞试验研究
桥梁抗风与风洞试验
三种 。现场 实测 的费用高 、 耗时长 ； 而数值 模拟 的基础理论 尚不 ３ 全 桥气 动弹性 模 型试验 完备 。故风洞试 验作 为一种行 之有效 的分析 方式 ， 已为完善风致 全桥气动模型试 验是 为了更好 地研究 整个结 构体 系在风场 动力响应的机理研究工作做出 了很 大贡献。 中的振动 响应 ， 并对于某 些造型新颖 的桥梁做 出准确 的抗 风性能
１ 静 力三分 力试验
静力三分力是指桥梁 断面在平 均静气动力作用下 的阻力 、 升
力和扭转力矩及 其随攻 角的变化 。以三分力系数表示如下 ：
一
评估 而做 的试验 。
由于试 验要对桥梁构造所处桥位处 的紊 流场进行模拟 ， 而要 保证处 该 § 流场 中的模型相 似性 ， 则需 要保证 以下几 个参数 ＿ ： ３ ｊ 惯性参数 、 弹性参 数 、 重力参 数 、 粘性参 数 、 阻尼参数 、 几何 参数 、 风速梯 度 、 紊流 强度 、 一化 的功 率谱 、 规 折算 频率 、 度 比、 率 尺 频
比。鉴 于这些相似性 不可 能全部 同时满足 ， 对于不 同的构造 ， 故
阻 系 Ｄ＿ Ｖ一 力 数Ｃ＝ 『 ￣ ２。 ｐ＿ Ｂ Ｌ
升系 ｃ — 力 数 ，＠ 一』
扭矩 系数 Ｃ 式 中：——空气密度 ； ｜ Ｄ
一
Ｌ
优先满足 的参数也不尽一致。 试验结果 以测定点的风速一振幅响应 曲线来 表示 。主梁 、 桥
桥 梁 抗 风 与 风 洞 试 验
李 曙 光
摘 要： 介绍 了风工程的三种研究方法 ， 从静力 三分力试验、 弹簧悬挂 刚体节段模 型试验 、 全桥 气动弹性模 型试验 三方 面 详细地探 讨 了风 洞试验 ， 以对风致振动响应机理 作科 学分 析， 从而促进桥梁 的抗风研究。
桥梁节段模型风洞试验简介
“桥梁节段模型风洞试验”简介一概述桥梁结构一般为柔长结构，在一个方向上有较大的尺度，而在其他两个方向则相对尺度较小。
风对桥梁结构的作用近似得满足片条理论，可通过节段模型试验来研究桥梁结构的风致振动响应。
通过桥梁节段模型试验，可以测得桥梁断面的三分力系数、气动导数，为桥梁结构的抗风分析提供参数；同时通过节段模型试验对桥梁结构进行二自由度的颤振临界风速试验实测和涡激振动响应。
在大跨度桥梁结构初步设计阶段一般都要通过节段模型试验来进行气动选型；对于一般大跨度桥梁结构也要通过节段模型试验来检验其气动性能，因此桥梁结构节段模型试验是十分重要的桥梁结构模型试验，也是应用最为广泛的风洞试验。
节段模型试验根据其测试响应的不同可以分为测力试验和测振试验；根据节段模型试验悬挂方式的不同可以分为刚性悬挂节段模型试验、强迫振动试验和弹性悬挂节段模型试验。
测定桥梁结构的非定常气动力特性（气动导数、气动导纳）以及在非定常气动力作用下的稳定性和振动响应（颤振和涡激共振）。
测定桥梁结构主梁断面在非定常气动力作用下的表面压力分布状态，分析不同时刻的主梁断面压力分布变化情况。
通过弹簧和支承装置将主梁刚体模型悬挂在风洞内，并使其能产生竖向平动及绕节段模型截面重心转动的二自由度运动。
支承装置应具有改变模型攻角和约束任一自由度的机构，并可根据需要设置附加阻尼装置用于改变弹性悬挂系统的阻尼。
弹性悬挂节段模型支承方式见图1-1。
图1-1 弹性悬挂节段模型支承弹簧悬挂二元刚体节段模型风洞试验除了要求模型与实桥之间满足几何外形相似外，原则上还应满足以下三组无量纲参数的一致性条件：z弹性参数：b U B ω，t UB ω或t bωω(频率比) z惯性参数：2m b ρ，4m J b ρ或r b(惯性半径比) z阻尼参数：b ζ,t ζ(阻尼比)其中：U 为平均风速，b ω、t ω分别为弯曲和扭转振动固有圆频率，B 为桥宽，b 为半桥宽，m 、m J 为单位桥长的质量和质量惯性矩，ρ为空气密度，r 为惯性半径，b ζ，t ζ分别为竖向弯曲、扭转振动的阻尼比。
桥梁抗风与风洞试验浅析
桥梁抗风与风洞试验浅析作者：崔会芳侯娜曹娟丽高斐来源：《科技探索》2013年第11期摘要：随着现代大跨桥梁跨径记录不断被刷新，结构随之趋于轻柔，阻尼减小，风荷载成为很多桥梁设计的控制性因素，所以对于桥梁的抗风研究显得十分必要。
本文将探讨介绍风对桥梁的作用、桥梁抗风的研究方法及目前作为桥梁抗风最普遍的研究方法的风洞实验。
关键词：桥梁抗风风洞试验引言现代桥梁在跨度、材料、桥型、结构设计、施工方法等方面都发生了重大进步。
进入21世纪以后，科技的进步、新材料的开发和应用等使得桥梁向着长大化，轻柔化发展，使其在风作用下的非线性特性更加突出，从而提出了桥梁抗风研究的精细化问题。
1风对桥梁的作用（1）静风荷载平均风产生的静力荷载称作静风荷载。
静风荷载对大跨径桥梁的作用一般简化为风对结构的阻力、升力和升力矩的三分力的共同作用。
风对桥梁的作用包括顺风向的阻力FD（t）、竖向升力FL（t）和因升力形成的升力矩FM（t）。
以前人们普遍认为大跨桥梁的空气动力临界风速一般都低于空气静风失稳风速，所以自从开始研究桥梁空气动力学以来，大跨桥梁抗风研究主要集中于结构动力失稳的问题上。
直至1967年日本东京大学的Hirai教授在悬索桥的全桥模型风洞试验中观察到了空气静力扭转发散现象，空气静力稳定性问题才逐渐提上议程。
（2）风致振动对于大跨度桥梁而言，当断面形式接近于流线型时，由于结构刚度小，使得结构振动容易被激发，风作用对于结构表现出的不仅仅是静力特性，还有动力特性，称为动风荷载。
风的这种动力作用引起桥梁结构的振动，振动起来的桥梁又反回来影响风的流动，改变风对结构的作用，从而形成了风与桥梁的相互作用机制。
风对结构的作用受结构振动的影响较小时，风荷载形成一种强迫力，致结构发生有限振幅的强迫振动，包括涡振及抖振；当风对结构的作用力受到结构的振动影响较大时，风荷载受到振动结构的制约，主要表现为一种自激力，可能导致桥梁结构的发散性自激振动，包括颤振和驰振。
广西邕江组合吊桥节段模型风洞试验
一 方面 是 从
基础部分 传到结构 上 的 地 面振 动 ( 地 面脉 动 ) 作用 为0 仪 尼
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我 们在 塔基 上放 置 丁 测 点
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另 一 方 面 是风 荷 载
,
实测 发现 主 要来 自风荷 载
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0 3 ~ 2 5 OH 超 低频 响应 的加速 度传感
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加劲梁 的高跨 比 更小 只 有 1 / 场 1
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加劲梁又 是 用单 销连 接而 成 敞 口 的 下承式
钢衍 架 并 且 与桥梁 系无皿性钱 接 放 桥 梁的竖 向刚度
对 抗 风 问题 特别应 予 以 重视
横 向 刚度 以 及 坑扭刚度都很 弱
:
,
为此
一 九 八 五 年 十 月 中央 军 委 交战办及 总参 工 程 兵部联合技 术鉴定 中指 出
琶 花 组合 吊桥 的 动 力特性 试城
:
,
一
吊桥 结构的 动 力 特 性 是决定 其 抗 风 稳 勺 住 的 重要因素 邑江 组 台 吊 价 整 体 梢 汽 ,心 圣 本 上
是柔性 悬 吊结构 对 风作用 比较敏感 因此在 研究其抗 风能力时 特性
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,
,
,
必须 首先弄 清其结 构的动 力
构模 态 测试 方法 采用 以参考 站断 面 为标 准 其它各 侧 站的 响应 值均 与参考 站 的 侧 点作
比较
高速公路桥梁风荷载的风洞试验研究
高速公路桥梁风荷载的风洞试验研究近年来，随着交通运输事业的快速发展，越来越多的高速公路得到了建设，而随之而来的就是桥梁建设的增多。
桥梁是高速公路的重要组成部分，对于保障道路安全和车辆行驶很关键。
在桥梁设计中，风荷载是一个很重要的考虑因素，其是否合理直接影响着桥梁在风力作用下的稳定性和安全性。
因此，高速公路桥梁风荷载的风洞试验研究备受关注。
一、风荷载的概念风荷载是指由于大气风力而在建筑物或结构上出现的作用力。
在高速公路桥梁中，风荷载是指高速公路上行驶的车辆在结构上产生的气动力，其与风速、横截面形状、路面几何等因素有关。
风荷载对桥梁的影响是巨大的，当风速达到一定级别时，会对桥梁产生很大的振动和摇晃，严重时甚至会导致桥梁垮塌，造成巨大的人员伤亡和财产损失。
因此，在设计桥梁时要考虑到风荷载的影响。
二、高速公路桥梁风荷载的风洞试验研究为了研究高速公路桥梁风荷载的作用及其对桥梁的影响，需要进行一系列的风洞试验研究。
风洞试验是通过在风洞中模拟实际风场环境来研究建筑物及其他结构的气动性能的方法，可以在数学模型设计基础上更加真实地反映实际环境下的风荷载。
风洞试验中，一般是按照实际建设的工程模型，将其放在风洞中，模拟实际的风场环境，通过测量模型在风场环境下的应力差异，进而确定模型的气动性能，分析模型在风场作用下的稳定性和抗风能力。
三、高速公路桥梁风荷载的分析方法在研究高速公路桥梁风荷载的风洞试验中，需要使用一些分析方法，以便对试验结果进行分析和处理，为工程设计提供依据。
1.风洞模型缩尺比例分析在进行高速公路桥梁风荷载的风洞试验时，为了在试验中保证符合实际建设中的情况，需要将实际桥梁结构缩小一定的比例进行试验分析。
此时就需要使用风洞模型缩尺比例分析技术来确定缩放比例，使缩放后的模型在风场环境下具有等效表现。
2.惯性力与气动力计算方法风荷载在桥梁结构中的分布情况与桥梁结构的横截面形态和路面几何形态有关。
因此，在风洞试验中，需要借助一些惯性力和气动力计算方法，计算模型在风场中的力学响应。
土木工程中的桥梁抗风设计与风洞试验
土木工程中的桥梁抗风设计与风洞试验桥梁是人类工程建设中重要的交通基础设施之一，承载着行车和行人的负荷。
然而，桥梁在面临自然风力时容易受到影响，因此，桥梁抗风设计成为土木工程中的一个重要研究课题。
为了确保桥梁的结构安全稳定，需要进行风洞试验以获得准确的数据和参数。
本文将介绍土木工程中的桥梁抗风设计与风洞试验的过程和方法。
1. 风力荷载分析在设计桥梁抗风的过程中，首先需要进行风力荷载分析。
风力荷载与桥梁的形状、横截面积、高度、桥墩和桥塔的形式等因素有关。
根据风力荷载的计算公式，可以确定桥梁所承受的最大风速和风力矩。
这些数据对于桥梁的设计和结构稳定性至关重要。
2. 桥梁结构设计根据风力荷载的分析结果，工程师需要进行桥梁的结构设计。
这包括选择合适的材料、确定桥梁的几何形状和尺寸，以及考虑桥墩和桥塔的位置和形式。
通过合理的结构设计，可以提高桥梁的抗风能力和稳定性，确保桥梁在强风条件下不发生变形和破坏。
3. 风洞试验风洞试验是桥梁抗风设计中不可或缺的一部分。
通过在风洞中模拟真实的风场环境，可以获取桥梁在不同风速下的响应和振动情况。
这些数据对于验证结构设计的准确性和完整性非常重要。
在风洞试验中，可以测量桥梁的振动频率、应力分布和位移情况，从而评估桥梁的抗风能力和结构稳定性。
4. 风洞试验的步骤风洞试验的步骤包括模型制造、模型安装、风洞试验和数据分析。
首先，根据实际桥梁的设计参数，制造一个比例缩小的桥梁模型。
然后，在风洞中安装模型，并确保模型的稳定性和安全性。
接下来，通过风机产生一定的风速，在模型前方产生风场。
同时，使用传感器和测量仪器记录桥梁的振动和位移情况。
最后，将获得的数据进行分析和比对，评估桥梁的抗风能力和结构稳定性。
5. 风洞试验的优势相比于其他测试方法，风洞试验具有以下优势：- 可以模拟不同风速、不同风向和不同风场条件，准确地测量桥梁的响应情况。
- 可以对桥梁的各个部位进行针对性测试，提供全面的数据支持。
桥梁设计中的抗风性能优化与评估研究
桥梁设计中的抗风性能优化与评估研究在现代交通基础设施建设中，桥梁作为跨越江河湖海、山谷沟壑的重要建筑物，发挥着至关重要的作用。
然而，风对桥梁的影响不容忽视，强风可能导致桥梁结构的振动、失稳甚至破坏，严重威胁着桥梁的安全和正常使用。
因此，在桥梁设计中，抗风性能的优化与评估成为了一个关键的研究课题。
一、风对桥梁的作用及影响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稳定压力和吸力，如桥梁的主梁、桥墩等部位会受到风的压力和吸力，可能导致结构的变形和内力增加。
动力作用则更为复杂，包括颤振、抖振和涡振等。
颤振是一种自激振动，当风速超过一定临界值时，桥梁结构可能发生大幅的、不稳定的振动，甚至导致结构破坏。
抖振是由风的脉动成分引起的随机振动，虽然不会导致结构的立即破坏，但长期的抖振作用会使结构产生疲劳损伤。
涡振则是由于风绕流桥梁结构时产生的周期性漩涡脱落引起的结构振动，通常振幅较小，但在特定条件下也可能对桥梁的舒适性和安全性产生影响。
二、桥梁抗风性能的优化设计方法为了提高桥梁的抗风性能，在设计阶段可以采取多种优化方法。
1、合理的桥型选择不同的桥型在抗风性能上具有不同的特点。
例如，悬索桥和斜拉桥由于其柔性较大，对风的敏感性相对较高；而梁桥和拱桥则相对较为刚性，抗风性能较好。
在设计时，应根据桥梁的跨度、地形条件和使用要求等因素，选择合适的桥型。
2、优化桥梁的外形和截面桥梁的外形和截面形状对风的绕流特性有重要影响。
通过采用流线型的外形和合理的截面形状，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，在主梁设计中，可以采用箱梁截面代替传统的 T 型梁截面，以提高抗风性能。
3、增加结构的阻尼阻尼是结构消耗能量的能力，增加结构的阻尼可以有效地抑制风振响应。
常见的增加阻尼的方法包括使用阻尼器、在结构中设置耗能构件等。
4、加强结构的连接和整体性良好的结构连接和整体性可以提高桥梁在风作用下的稳定性。
桥梁结构的风洞测试与设计优化
桥梁结构的风洞测试与设计优化桥梁是现代社会不可或缺的基础设施之一，而桥梁的结构设计和建造对于保证其安全稳定至关重要。
在桥梁结构设计中，风荷载是一个重要的考虑因素，因为风力可能对桥梁产生很大的影响。
为了确保桥梁的可靠性和安全性，风洞测试成为一种重要的手段。
风洞测试是通过模拟真实风场环境来评估桥梁结构在风荷载下的性能的一种方法。
普通的风洞测试通常包括两个阶段：风洞模型制作和模型测试。
首先，根据实际桥梁结构的设计图纸，将其按照比例制作为风洞模型。
然后，将该风洞模型放置在风洞测试装置中，通过模拟风场的风速、风向等参数进行模型测试，获得风洞试验数据。
风洞测试的主要目的是通过测量桥梁结构在不同风速下的应力和变形情况，检验其在风荷载作用下的承载性能。
通过分析风洞试验数据，可以了解桥梁结构在不同风荷载下的响应特性，比如应力分布、位移响应等。
这些数据和分析结果可以为设计优化提供有效的参考。
设计优化是指通过改进结构设计来提高桥梁的性能。
根据风洞测试的数据和分析结果，可以发现桥梁结构中的一些不足和问题，比如在某些区域应力集中、某些构件受力过大等。
基于这些问题，我们可以采取一些设计优化措施，如增加结构强度、改善结构刚度等，以提高桥梁的抗风荷载能力和减小变形。
在设计优化中，结构材料的选用也是一个重要的方面。
不同的材料具有不同的特性，如强度、刚度等。
通过选用适当的材料，可以使桥梁结构更加坚固耐用，有利于提高其风荷载下的性能。
除了风洞测试和设计优化，考虑桥梁的施工因素也是不可忽视的。
在桥梁的施工过程中，需要考虑风荷载对施工的影响，特别是在悬索桥等大跨度桥梁的施工过程中，风力可能会对施工造成很大的干扰。
因此，在工程建设中，需要采取一些风险控制措施，如增加临时支撑、采用先进的施工技术等，以确保桥梁的安全施工。
综上所述，风洞测试和设计优化对于保证桥梁结构的安全稳定具有非常重要的意义。
通过风洞测试可以模拟真实的风场环境，评估桥梁结构在风荷载下的性能；设计优化则是根据风洞试验的数据和分析结果，改进桥梁结构设计，提高其抗风能力和减小变形。
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南宁大桥的抗风性能风洞试验研究杨运科,刘 根,杨举明(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031) 【摘 要】 通过风洞试验对南宁大桥主桥进行了抗风性能研究,研究表明在均匀流及紊流中结构均不会发生发散性的气动失稳现象,该桥梁结构具有良好的抗风稳定性。
【关键词】 风洞试验; 非对称拱桥; 颤振; 涡激振动 【中图分类号】 U44611 【文献标识码】 B图1 立面及横断面图1 工程概况 南宁大桥主桥为300m 跨径的非对称肋拱桥,由两条倾斜的钢箱拱肋、桥面曲线钢箱梁、倾斜的吊杆、系杆及肋间平台,共同构成一个复杂的空间结构体系。
拱肋为高516～1010m 、宽714m 的钢箱,沿纵向设置扁钢加劲肋,沿横向设置横隔板。
除吊点位置设置和吊杆轴线及铅垂线共面之横隔板外,还设置垂直于拱轴线的横隔板,用于节段面板的组拼和定位,增强拱肋的局部稳定性。
由于该桥的拱肋和主梁均为钢箱截面,跨度大、质量轻、阻尼小,是风致振动的敏感结构。
由于该桥桥式新颖,缺乏抗风设计经验,对该桥进行抗风性能研究是必要的,本文仅讨论成桥状态的抗风问题。
根据资料,桥址区为Ⅱ类地表粗糙度类别,该桥主梁设计基准风速为3211m /s,颤振检验风速为5015m /s,阵风风速为4413m /s 。
该桥主桥的立面布置及横断面如图1所示。
2 结构动力特性分析 为了给模型风洞试验提供模拟依据,为结构风致振动(颤振、涡激振、抖振)分析提供结构动力特性参数,首先进行了该桥成桥状态的结构动力特性分析。
其前6阶频率和相应的振型如表1所示。
表1 成桥状态结构动力特性阶次频率(Hz )振型特点1010920主梁纵漂2014997两拱肋反向横弯3015173两拱肋同向横弯4018276主梁对称横弯+扭转5018612主梁反对称竖弯+拱肋同向反对称竖弯6111382主梁对称竖弯+拱肋同向对称竖弯3 主梁节段模型风洞试验311 静力三分力试验节段模型试验在西南交通大学单回流串联双试验段工业风洞(X NJ D -1)第二试验段中进行。
主梁节段模型采用1:60的几何缩尺比,模型长L =211m ,选用优制木材制作。
试验结果给出静力三分力系数曲线,如图2。
图2 主梁静力三分力系数曲线312 主梁节段模型颤振试验和涡振试验针对成桥状态,进行了a =-3°、-115°、0°、+115°、+3°共5种攻角情况下的颤振稳定性试验。
本试验通过直接测量法测定主梁节段模型在不同工况下的颤振临界风速,并通过成桥状态的风速比1/2019推算出实桥的颤振临界风速。
试验来流为均匀流,5种攻角情况下的颤振临界风速均大于100m /s,远高于颤振检验风速(5015m /s ),这表明结构具有较好的气动稳定性。
由于涡振振幅与结构质量阻尼参数(即通常所说的Sc rut on 数)大致成反比关系,故本试验仍偏于安全地取主跨钢箱梁的有关参数进行涡激振动试验。
实测系统的竖向振动频率为f h=21474Hz,扭转振动频率为f a =61251Hz 。
试验中偏安全地取用较小的阻尼值,竖向和扭转的阻尼比分别为ζh =01476%,ζa =01517%。
[收稿日期]2007-09-25[作者简介]杨运科(1981～),重庆人,桥梁与隧道工程方向硕士研究生。
工程结构 对于成桥状态,分别进行了a =-3°、-115°、0°、+115°、+3°共5种攻角条件下的试验,试验来流为均匀流。
试验表明,在攻角α=-3°、-115°和0°这3种工况下均未观测到明显的竖向及扭转涡激振动。
在攻角a =+115°和+3°两种工况下既观测到了竖向涡激振也观测到的扭转涡激振。
攻角a =+115°和+3°时竖向涡激振的实桥发振风速约为53m /s,实桥竖向最大均方根位移分别为130mm 及178mm 。
扭转涡激振的实桥发振风速约为60m /s ,实桥桥面边缘处竖向最大均方根位移分别为163mm 及170mm 。
尽管在攻角a =+115°和+3°两种工况下均发生了明显的竖向及扭转涡激振动,但其发振风速(分别为53m /s 和60m /s )均远高于该桥成桥状态的设计基准风速3211m /s,故成桥状态主梁不会因涡激振动引发结构疲劳、行车安全及和行人不舒适等问题。
4 气动弹性模型风洞试验411 测试系统及模态试验根据该桥成桥状态的振型特点,气弹模型试验中选择拱肋、主梁跨中及1/4跨度处作为位移响应测量控制断面;选择拱肋的钢混结合处及拱脚处作为内力响应测量控制断面。
共采用6只德国米铱测试技术公司生产的I L D1401-200型非接触式激光位移传感器测试结构的位移响应,其量程为200mm ,静态测试精度40μm ,支持采样频率1kHz 。
模型安装完成后,对成桥状态的动力特性进行了检验,频率和阻尼的测试结果详见表2。
考虑到结构振动频率较高,且各模态频率间隔较大,各模态耦合振动的可能性较小,因而各主要模态风速比按相应的模型实测频率进行换算。
结构阻尼比约在015%左右,达到试验要求(容许误差为30%)。
表2 模态频率及阻尼测试(频率单位:Hz)振型阶次实桥频率模型频率风速比阻尼比一阶拱肋横弯01516741682911103380156%二阶拱肋横弯01524741751511104280157%一阶主梁横弯01828481251010412———412 均匀流中的气弹模型试验对于均匀流场中的风洞试验,仅进行了来流风向角β=0°(即来流与桥轴垂直)时的试验。
对于每一种来流偏角,模型试验风速约为0～6m /s,相当于实桥桥面处自然风速约为0～60m /s,最大风速已远高于南宁大桥成桥状态颤振检验风速(5015m /s )。
图3 拱肋跨中横向位移均方根图4 拱肋四分跨竖向位移均方根图5 主梁跨中竖向位移均方根试验表明,来流为均匀流时模型在β=0°的情况下,在实桥风速约为20m /s 时,东拱和西拱均发生横桥向及竖向涡激振动,主梁发生了竖向涡激振。
相当于实桥桥面处风速约为58m /s 时,未出现振幅发散的颤振及驰振等气动失稳现象。
413 紊流中的气弹模型试验来流为紊流时,分别进行了三种方向角的试验,即β=0°、45°和90°。
对于每一种来流偏角,模型试验风速为0～6m /s,风速增幅约为013m /s,相当于实桥桥面处自然风速约为U =0～60m /s 。
该最大风速已远高于南宁大桥施工状态设计基准风速(2915m /s )。
气弹模型试验表明,来流为紊流时模型在β=0°、45°和90°的情况下,拱肋未出现振幅发散的气动失稳现象。
设计风速下,各状态结构最大位移和最大弯矩均方根响应如表3所示。
工程中常取峰因子为315～410,均方根响应与峰因子的乘积即为结构响应的单边最大值。
表3 成桥状态结构振动位移均方根统计(mm,m /s )试验状态均匀流β=0°紊流β=45°紊流β=45°紊流β=90°最大值西拱跨中横向32410/19186011/15148717/23111713/301832410/1918西拱四分跨竖向11414/19181817/15142911/2311311/301811414/1918主梁跨中横向415/1918510/2311319/2311211/2715510/2311主梁跨中竖向6314/1918512/18171114/2311119/15146314/1918东拱四分跨竖向11115/1918913/30181413/2311213/301811115/1918东拱跨中横向65517/19186017/18179512/23111715/301865517/1918说明:表中斜线前的数值为结构响应,斜线后的数值为风速。
(下转第35页)1图2 荷载位移曲线 裂缝出现后均为从跨中向两侧发展,裂缝形式与理论吻合较好;裂缝宽度在一定荷载范围内随试验荷载增大而增大。
但随着裂缝的逐渐加密,裂缝发展趋势减缓有时甚至裂宽减小,裂缝开展达到一定程度后,宽度继续快速增加。
以1#板裂缝发展为例,裂缝宽度随着荷载的增加变化的情况如表1所示。
表1 1#板上裂缝宽度随荷载发展(m m)荷载(k N)1号裂缝2号裂缝3号裂缝4号裂缝587014011001075——58701401160110011301097134160120011501150115754013012501200119012584321101300120013101268432110135013001350140903111013901350150014592311101450135015001554 承载能力和变形能力 综合试验过程中结构在各阶段的荷载和对应的变形情况可以对结构的承载能力和变形能力作出简单描述。
以6#板跨中竖向位移为例,计算荷载与试验荷载及对应的变形见表2所示。
对比设计荷载,按照跨中最大弯距等效的原则,正常通车状态下,结构等效荷载约为1200k N,同时该桥理论计算的表2 6#板计算荷载与变形理论值和计算值比较荷载值开裂荷载(kN)位移变形(mm)试验值587017106计算值44081216开裂荷载为4408k N,全桥破坏荷载为8283k N,因此理论计算的破坏荷载与设计荷载比约为316,而根据实测结果,这一比值达619,结构实际的极限承载能力大于理论极限荷载。
5 试验结论 基于实桥极限承载能力试验,并对试验的结果进行分析,得出以下结论。
(1)通过对试验结果的分析可知:该空心板桥整个破坏性试验的过程基本符合一般混凝土破坏的过程,属正常破坏。
(2)由承载能力和变形能力分析可知桥梁的计算荷载小于桥梁的实际承载力。
(3)预应力混凝土结构的内力重分布性质有助于提高承载能力,使得内力在结构各部分分布趋于均匀,结构得到充分利用,提高经济性。
桥梁设计中应充分考虑到内力的重分布性质,使得设计经济合理。
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