悬索桥抗风综述
双链柔式钢索悬索桥抗风性能研究

双链柔式钢索悬索桥抗风性能研究双链柔式钢索悬索桥抗风性能研究摘要:双链柔式钢索悬索桥是一种新型的悬索桥设计形式,其特点是采用了双链柔式悬索支撑结构,具有较高的自适应性和抗风性能。
本文通过理论分析和计算模拟的方法,研究了双链柔式钢索悬索桥在风荷载作用下的抗风性能,并提出了相关的设计建议。
1. 引言悬索桥是一种将主梁悬挂在多根钢索上的桥梁结构形式,具有跨度大、刚度小的特点。
然而,传统的单链悬索桥在面对强风荷载时存在抗风性能差的问题。
为了克服这一问题,近年来出现了双链柔式钢索悬索桥的设计形式。
双链柔式悬索桥采用了两根平行排列的钢索作为主梁的悬挂支撑结构,通过控制两根钢索之间的相对运动来提高桥梁的自适应性和抗风性能。
2. 双链柔式钢索悬索桥的结构和特点双链柔式钢索悬索桥由主梁、主塔和斜拉索组成。
主梁由两根平行排列的钢索支撑,通过主塔进行固定,斜拉索用于调整和平衡主梁的受力状况。
双链柔式钢索悬索桥的特点有:2.1 自适应性强:双链柔式悬索桥采用了灵活的双链支撑结构,可以在风荷载作用下实现力的传递和分配,具有较好的桥体自适应性。
2.2 抗风性能优越:双链柔式悬索桥通过斜拉索的调整和平衡,可以有效减小风载荷的作用,提高桥梁的抗风性能。
2.3 跨度大:双链柔式钢索悬索桥的主梁采用了双链结构,具有较高的刚度和承载能力,适用于大跨度的桥梁设计。
3. 双链柔式钢索悬索桥抗风性能的理论分析为了研究双链柔式钢索悬索桥的抗风性能,本文通过理论分析方法进行了初步研究。
首先,对双链柔式钢索悬索桥的结构进行分析和计算,得到桥梁的初始形态和受力状态。
其次,根据风速和风向等参数,采用风荷载计算方法,计算桥梁在风荷载作用下的受力情况。
最后,通过力学模型和数学计算方法,分析和计算主梁的弯曲变形、节点的位移以及钢索的受力等,评估桥梁的受风性能。
4. 双链柔式钢索悬索桥抗风性能的计算模拟为了更准确地评估双链柔式钢索悬索桥的抗风性能,本文采用计算模拟的方法进行研究。
探讨管道悬索桥抗风稳定性

探讨管道悬索桥抗风稳定性摘要:在现阶段的建设工程中,当遇到河流或其他障碍时需要搭桥时,通常采用管道悬索桥这一特殊的悬索桥。
在搭建管道悬索桥时,需要考虑自然环境对其造成的影响,其中最总要的就是风对其造成的影响。
在风对大跨桥梁造成的一系列影响中,有一种比较严重的影响为颤振作,它是一个发散性的运动,一旦产生颤振将对悬索桥造成巨大的损失,严重者甚至会导致悬索桥的损坏。
因此,在对管道悬索桥进行设计和施工以及运营过程要充分考虑自然条件的影响,使其能够经受风的影响,从而减少颤振现象的出现。
关键词:管道悬索桥;抗风;稳定性前言管道悬索桥的作用为支撑管道,因为它的桥面是建设在悬索的上面,所以才被叫做管道悬索桥。
相比于传统的拱桥,它的桥面支撑不再依靠打桥墩来提供支撑力,它主要依靠在悬索桥两侧的悬索来维持悬索桥桥面的平衡并依靠它们为桥面提供拉力,进一步保障管道悬索桥的平衡。
除此之外,管道悬索桥还弥补传统拱桥的部分不足之处,比如,传统拱桥的桥墩的承重结构往往是刚性的,相比于管道悬索桥利用柔性承重结构的悬索而言,使用桥墩更容易出现损坏的现象。
现阶段的悬索桥通常是由悬索、索塔、锚碇、吊杆以及桥面等多个部分组成。
不同部分起到了不同的作用,比如,对于悬索而言,它的作用是为桥面提供拉力,从而保障桥面的平衡;对于索塔而言,它主要是为了固定悬索;对于锚碇和吊杆而言,它们起到了悬索和桥面之间的固定作用。
为了有效地提高管索桥的稳定性和安全性,人们在建造管索桥时经常采用高强钢丝作为悬索桥的吊索。
另外,采用悬索桥作为管道运输桥梁,即能提高桥梁的抗震性能,又能在一定程度上提高桥梁的美观程度。
此外,利用悬索桥进行管道运输也可以在一定程度上起到控制建设成本的作用。
1管道悬索桥概述管道悬索桥通常是由主塔、加强梁、主索、管道、抗风索、吊杆和风索吊杆等多个部分组成的,它的结构如图1所示。
其中,利用管道来运送传输介质;利用主塔来支撑主缆;利用加劲梁来为管道提供支撑力;主缆是悬索桥基础的主要组成部分,通过它来传递荷载;利用抗风索当作管道悬索桥抗风的锚固素,从而增强其横向刚度;吊杆是管道悬索桥的主要承重构件,载荷主要通过中跨主缆传递到边缆和主塔上,最终作用到锚固墩和基础上。
大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究大跨径悬索桥是一种重要的桥梁结构,具有结构简洁、承载能力大等优点,因此在现代桥梁工程中得到广泛应用。
在其施工和成桥阶段,由于结构特点以及环境条件等因素的影响,悬索桥具有较高的抗风要求。
对大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施进行研究,对于确保悬索桥工程的安全和顺利进行具有重要意义。
悬索桥的施工和成桥阶段是其整个工程过程中最为关键的阶段。
在这个阶段,结构受到外部环境的影响较大,尤其是风力的影响。
由于悬索桥结构本身具有较大的自重和灵敏度,一旦受到大风的影响,可能会发生结构破坏,导致严重的安全事故。
在施工和成桥阶段,必须采取一系列的抗风措施,以确保悬索桥工程的安全可靠性。
针对大跨径悬索桥施工阶段的抗风措施,需要从结构的设计和施工工艺两方面进行考虑。
在结构的设计方面,可以采用风洞试验等手段,对悬索桥结构在风力作用下的响应进行研究,并根据试验结果进行结构设计的优化。
在施工工艺方面,可以采取加强材料、加固结构等措施,以提高悬索桥结构的抗风性能。
针对大跨径悬索桥成桥阶段的抗风措施,需要考虑结构的稳定性和安全性。
在这个阶段,悬索桥结构通常处于未完全固定的状态,如果受到大风的冲击,可能会引发结构的摇晃和振动,从而导致结构的破坏。
在成桥阶段,需要采取临时加固措施,以提高悬索桥结构的抗风性能。
除了上述的抗风措施之外,还需要对悬索桥的施工和成桥过程进行系统的监测和控制。
通过实时监测结构的变形和位移等参数,可以及时发现结构的异常情况,并采取相应的措施进行处理,以保证悬索桥工程的安全进行。
需要指出的是,对于大跨径悬索桥的施工及成桥阶段抗风措施的研究,还存在一些问题亟待解决。
如何有效地进行结构的抗风设计和施工工艺的改进,如何在成桥阶段确保结构的稳定性和安全性等。
需要加强相关研究工作,不断提高大跨径悬索桥工程的抗风性能,确保工程的安全可靠性。
悬索桥抗风综述4700字

悬索桥抗风综述4700字摘要:本文以大跨径悬索桥的抗风为研究对象,总结阐述了抗风研究的历史过程,着重分析了桥梁抗风设计的方法:采用拉索系统提高扁平箱梁形式悬索桥颤振临界风速;通过改善桥梁断面的外形来减小气动力的空气动力学措施;在加劲梁上安装一些辅助装置来增大结构的阻尼,并减小作用在结构上的气动力,从而达到提高悬索桥气动稳定性的目的的机械措施。
文中还对超长跨径悬索桥建设的可行性进行了研究。
关键词:桥梁抗风,拉索系统,空气动力学,机械措施,阻尼器1. 塔科玛桥的倒塌1940年华盛顿州塔科玛市的海面上刮起了风速19m/s的强风,刚竣工的全新的塔科玛悬索桥在风的吹动下,诱发了扭转振动导致了可怕的跨桥事故。
设计塔科玛桥时充分考虑了风的静力作用,还委托华盛顿大学做了模型试验,并无任何疏忽与漏洞。
事故的原因并不是风的静力作用,而是随时间变化的风产生的作用力所致。
塔科玛桥的悲剧发生之后,美国采用的确保悬索桥抗风稳定性的方法主要是两种。
一种是采用桁架加劲梁和开敞式的桥面使涡旋分散的方法,另一种是由自重增加刚度的方法。
北美抗风对策的实质是桁架和重量。
2. 欧洲抗风方式的改进欧洲的技术人员开始注意到了一种新的途径,例如采用扁平的翼型断面(Airfoil or Aerofoil Section)以减小风的作用力或者抑制涡旋的产生。
加劲梁由桁架向翼型断面箱梁的转变使悬索桥变得更加轻,更加经济了。
箱梁的另一个优点是和桁架相比,风的抗力仅为1/3,由于塔顶主缆传来的水平反力是由桥面系70%的风力而产生的,风的抗力减少至1/3,无疑对塔的设计带来很大的影响”。
采用这种方式的赛文桥由于忽视了悬索桥的重量而造的太轻了,在风作用和车辆行驶作用下,成为极敏感的结构。
风洞试验的结果,虽然没有出现塔科玛桥那样的破坏振动,但却总是常常出现发出嘎啦嘎啦响声的振动。
3. 20世纪末的悬索桥20世纪才真正是长大悬索桥的发展时期,日本架设了跨度近2 000m的世界第一的明石海峡大桥。
某人行悬索桥抗风性能初步研究

建设标准化/C o n s t r u c t i o n S t a n d a r d i z a t i o n38(中南林业科技大学 土木工程学院,湖南 长沙 410004)摘要:为更好地抵御风荷载,文章基于Midas软件建立了某人行悬索桥的有限元模型。
研究表明:抗风缆能有效地限制人行悬索桥的侧向位移,显著提高桥梁各关键振型的频率。
关键词:人行悬索桥;抗风;动力特性某人行悬索桥抗风性能初步研究谢 娟随着旅游业的蓬勃发展,人行悬索桥广泛应用于各大景区,例如张家界玻璃桥、天蒙人行悬索桥等。
随着跨度增加、宽度变窄,桥梁抗风性能成为设计中的首要问题,已建工程中常设置抗风缆来抵抗风荷载。
靳帮虎研究了不同风速下施加抗风缆对结构位移与扭转角度的影响;方治华等进行了抗风缆对大跨度悬索桥抗风静力效果研究;魏志刚等研究了抗风缆对大跨度悬索桥颤振控制的有效性;何晗欣等分析了抗风缆对大跨度悬索桥动力特性的影响。
本文以某人行悬索桥为例,采用Midas软件对人行悬索桥抗风性能进行初步研究。
图1 某人行悬索桥结构布置图1 工程背景某人行悬索桥是一座双塔单跨人行悬索桥。
主跨195 m,桥宽2.5m(如图1所示)。
主缆矢跨比1/12,吊杆水平间距2 m。
主缆由7根直径为46 mm(6X19+IWR)的钢芯钢丝绳组成,锚碇采用重力式锚,加劲梁为纵横梁形式,桥面铺设钢化夹胶玻璃,桥塔为钢筋混凝土结构,基础采用刚性扩大基础。
2 动力计算模型本文采用midas civil软件建模(如图2所示)。
其中,主缆、吊杆、抗风主索、抗风拉索采用只受拉单元模拟;加劲梁与桥塔采用梁单元模拟。
桥塔根部和主缆锚碇处采用完全固结;桥塔顶端与主缆采用刚性连接;加劲梁端部释放顺桥向平动、绕横桥向转动。
利用特征值分析中的Lanczos法进行模态分析,得到主梁成桥状态下的结构动力特性见表1所示。
(1) 基本结构 (2) 基本结构+抗风缆图2 有限元模型表1 未设抗风缆方案结构前12阶自振特性阶次频率/ HZ振型描述10.1461一阶正对称侧弯20.2136一阶反对称竖弯30.2452一阶反对称侧弯40.2975一阶反对称竖弯50.3367二阶正对称侧弯60.3413一阶正对称竖弯70.3460一阶反对称扭转80.4296二阶反对称侧弯90.4331一阶正对称扭转100.4656一阶正对称竖弯110.5215三阶正对称侧弯120.5472二阶反对称竖弯3 人行悬索桥抗风初步分析3.1 基本风速根据《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01-2018),长沙市100年重现期的基本风速值为U10=28.2m/s。
悬索桥的风致振动特性分析

悬索桥的风致振动特性分析在现代桥梁工程中,悬索桥以其跨越能力大、造型优美等特点成为了众多大型交通基础设施的首选方案。
然而,风对悬索桥的影响不容忽视,风致振动可能导致桥梁结构的疲劳损伤,甚至影响桥梁的安全性和使用性能。
因此,深入研究悬索桥的风致振动特性具有重要的理论意义和工程应用价值。
悬索桥的结构特点决定了其对风的敏感性。
悬索桥主要由主缆、加劲梁、桥塔和吊索等组成。
主缆承担着主要的荷载,加劲梁则通过吊索悬挂在主缆上。
这种柔性结构在风的作用下容易产生振动。
风致振动的类型多种多样,常见的有颤振、涡振和抖振等。
颤振是一种自激振动,当风速超过一定临界值时,桥梁结构的振动会不断加剧,直至发生破坏。
涡振则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。
抖振是由自然风的紊流成分引起的随机振动。
影响悬索桥风致振动特性的因素众多。
首先是桥梁的几何形状和尺寸,包括加劲梁的截面形状、主缆的垂度、桥塔的形式等。
不同的几何参数会导致风在桥梁表面的流动特性发生变化,从而影响振动特性。
其次是风速和风向。
风速越大,风对桥梁的作用力也就越大,振动响应越明显。
风向的变化也会改变风与桥梁的相互作用方式。
此外,桥梁所处的地形和环境条件也会对风致振动产生影响。
例如,峡谷地区的风场较为复杂,可能会增加桥梁的风荷载。
为了研究悬索桥的风致振动特性,通常采用风洞试验和数值模拟的方法。
风洞试验是将桥梁模型置于风洞中,模拟实际的风场环境,测量桥梁模型的风荷载和振动响应。
这种方法直观可靠,但成本较高,试验周期长。
数值模拟则是利用计算机软件建立桥梁的数学模型,通过求解流体力学方程来计算风与桥梁的相互作用。
数值模拟具有成本低、效率高的优点,但需要对模型进行合理的简化和验证。
在实际工程中,为了减小悬索桥的风致振动,通常采取一系列的抗风措施。
对于加劲梁,可以采用流线型的截面设计,减少风的阻力和漩涡脱落。
在主缆和吊索上设置阻尼器,可以消耗振动能量,降低振动幅度。
刍议大跨径悬索桥抗风问题及风振措施

刍议大跨径悬索桥抗风问题及风振措施摘要:随着现代桥梁技术的不断提升,大跨径悬索桥的应用越来越多,跨径记录也被不断打破。
悬索桥相对于其他结构形式的桥梁而言,其更容易受到风力的影响,尤其是对于大跨径悬索桥而言,风力作用下引起的各种振动对于桥梁的稳定性会造成极大的影响。
因此,如何提升抗风问题成为了大跨径悬索桥在设计时的重点问题。
文章对悬索桥进行了详细的风振分析,并在此基础上对如何提升大跨径悬索桥抗风能力展开了讨论。
关键词:悬索桥,风振,桥梁稳定性前言在所有桥梁结构中,悬索桥的跨越能力是最突出的,在跨江、跨海、跨山谷等方面有重要的应用。
这种桥梁结构主要依赖于缆索支撑体系,因此其非线性特性非常明显。
正是由于这种特性,因此其在风力荷载的作用下动力响应问题也相较于其他结构桥梁更加明显。
在早期的悬索桥设计中,由于对风载作用的考虑不够全面,因此设计出来的桥梁安全性存在明显的缺陷,引发了众多安全事故,造成了极大的经济损失和人员伤亡。
因此,当前悬索桥设计时尤其是大跨径悬索桥设计的过程中,相关人员非常重视桥梁的抗风问题。
文章以悬索桥风振类型出发,对桥梁自身的结构特征风载响应特征进行了归纳,并在此基础上提出了若干风振减弱措施,强化大跨径悬索桥的抗风设计方法和内容。
1.悬索桥风振分析从结构上来看,悬索桥是一种柔性结构,在风力荷载的情况下,其受力情况和振动方式具有多变性。
在经过了长期的实验探究后,人们对这种柔性结构的振动现象有了较深刻的认识。
并根据各种振动的特性制定了具有针对性的控制措施,具体如下:1.1 抖振抖振的本质是一种结构性强迫振动,其引起的原因是脉动风。
这种振动引起的原因可以概括为两种:(1)风本身的不规则性使得气流的方向和速度较为紊乱,这种紊乱的气流直接作用在桥梁结构上,引起的强迫性振动。
(2)在桥梁周围存在山体、建筑等,气流流经这些遮挡物时产生了紊乱的气流,这些气流简介作用在桥梁结构上,引起强迫性振动。
从振动的幅度上来看,由于抖振的起因是紊乱的气流,其方向是多变的,不会有明显的方向性,因此引起的桥梁振动幅度较小,一般不会直接给桥梁造成非常严重的结构性破坏,但是可能使得桥梁的部分结构变形,影响桥梁上通行人员的舒适度。
大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究

大跨径悬索桥施工及成桥阶段抗风措施研究大跨径悬索桥是一种特殊的桥梁结构,在施工期间和成桥阶段需要进行一系列的抗风措施研究,以确保桥梁的安全和稳定。
本文将对大跨径悬索桥施工及成桥阶段的抗风措施进行研究,并提出相关建议。
1. 风场评估:在进行大跨径悬索桥施工前,需要对施工区域的风场进行评估。
通过风速和风向的实时监测,可以选择适合施工的时间和条件,减少风对施工的影响。
2. 悬索索塔设计:悬索桥的悬索索塔是承受悬索和桥面荷载的主要结构,需要进行合理的设计。
在考虑风荷载的情况下,悬索索塔的设计需要考虑风的影响,采取加固措施,确保其稳定性和安全性。
3. 施工设备固定:在施工过程中,需要使用吊车、起重机等大型设备进行吊装作业。
在风大的情况下,这些设备容易受到风的影响,影响施工的进行。
在施工前需要对这些设备进行固定,防止风对其的影响。
4. 施工进度安排:在制定施工计划时,需要考虑风的影响因素,合理安排施工进度。
在风速较大的情况下,可以暂停高空作业,待风速减小后再进行施工。
5. 安全防护设施:为了保障施工人员的安全,在施工现场需要设置安全防护设施。
对于高空作业人员,需要配备安全带等装备,防止风对其的影响。
1. 成桥阶段的抗风措施比施工阶段更为重要,因为大跨径悬索桥的结构稳定性和安全性对成桥环境的要求更高。
2. 成桥过程中需要采取的抗风措施包括:(1) 钢缆索塔固定:成桥过程中,悬索索塔的固定非常重要。
特别是在吊装悬索的过程中,需要对钢缆索塔进行加固,以抵抗风荷载对其的影响。
(2) 桥面荷载均衡:在成桥过程中,需要平衡桥面的荷载,以减小风对桥面的影响。
对桥面荷载进行调整和均衡,可以有效减小风的影响。
(3) 连接件固定:在成桥过程中,需要对各个连接件进行固定,防止其在风大的情况下产生位移或变形,影响整个桥梁的稳定性。
3. 成桥阶段的抗风措施需要经过详细的工程计算和实验验证,确保其有效性和可靠性。
在成桥过程中,需要对整个桥梁结构进行综合考虑和分析,针对风的影响因素进行相应的抗风措施设计。
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悬索桥抗风综述
摘要:本文以大跨径悬索桥的抗风为研究对象,总结阐述了抗风研究的历史过程,着重分析了桥梁抗风设计的方法:采用拉索系统提高扁平箱梁形式悬索桥颤振临界风速;通过改善桥梁断面的外形来减小气动力的空气动力学措施;在加劲梁上安装一些辅助装置来增大结构的阻尼,并减小作用在结构上的气动力,从而达到提高悬索桥气动稳定性的目的的机械措施。
文中还对超长跨径悬索桥建设的可行性进行了研究。
关键词:桥梁抗风,拉索系统,空气动力学,机械措施,阻尼器
1. 塔科玛桥的倒塌
1940年华盛顿州塔科玛市的海面上刮起了风速19m/s的强风,刚竣工的全新的塔科玛悬索桥在风的吹动下,诱发了扭转振动导致了可怕的跨桥事故。
设计塔科玛桥时充分考虑了风的静力作用,还委托华盛顿大学做了模型试验,并无任何疏忽与漏洞。
事故的原因并不是风的静力作用,而是随时间变化的风产生的作用力所致。
塔科玛桥的悲剧发生之后,美国采用的确保悬索桥抗风稳定性的方法主要是两种。
一种是采用桁架加劲梁和开敞式的桥面使涡旋分散的方法,另一种是由自重增加刚度的方法。
北美抗风对策的实质是桁架和重量。
2. 欧洲抗风方式的改进
欧洲的技术人员开始注意到了一种新的途径,例如采用扁平的翼型断面(Airfoil or Aerofoil Section)以减小风的作用力或者抑制涡旋的产生。
加劲梁由桁架向翼型断面箱梁的转变使悬索桥变得更加轻,更加经济了。
箱梁的另一个优点是和桁架相比,风的抗力仅为1/3,由于塔顶主缆传来的水平反力是由桥面系70%的风力而产生的,风的抗力减少至1/3,无疑对塔的设计带来很大的影响”。
采用这种方式的赛文桥由于忽视了悬索桥的重量而造的太轻了,在风作用和车辆行驶作用下,成为极敏感的结构。
风洞试验的结果,虽然没有出现塔科玛桥那样的破坏振动,但却总是常常出现发出嘎啦嘎啦响声的振动。
3. 20世纪末的悬索桥
20世纪才真正是长大悬索桥的发展时期,日本架设了跨度近2 000m的世界
第一的明石海峡大桥。
桥梁是使行人、车辆安全通过的结构物,因此设计时,不仅对人群和车辆荷载,而且也应对台风、地震等自然界的外力作用。
一般而言,桥梁结构随着跨度的增加,地震的影响却变小,对风的考虑却变得极为重要。
其原因是无论怎样的地震,其能量的峰值大约在比1~2s还短的周期处,难以激起固有周期最大可达30s左右的超长大悬索桥的共振现象。
下表是遭受重大风灾的悬索桥一览表,悬索桥的风灾与跨度无关,其原因是不同的风速作用下,悬索桥可能产生不同的不稳定现象。
遭受风灾的悬索桥一览表
序号桥名所在国家跨度跨桥时间
1 干镇修道院桥英国79 1818
2 联合桥英国137 1821
3 纳索桥德国75 1834
4 布莱顿桥英国78 1836
5 蒙特罗斯桥英国132 1838
6 梅奈海峡桥英国17
7 1839
7 罗奇伯纳德桥法国195 1852
8 威灵桥美国309 1854
9 尼亚加拉——利文斯顿桥美国317 1864
10 尼亚加拉——克利夫顿桥美国384 1889
11 塔科玛桥美国853 1940
4. 采用拉索系统的新桥型
采用拉索系统提高流线型的扁平箱梁形式悬索桥颤振临界风速的研究已在活跃的进行。
(1)竖断面交叉索方式
竖断面交叉索方式是用细的拉索将悬索桥的加劲梁和主缆横向连接,从而提高耦合颤振的临界风速。
这种方式,常常也称为横吊杆方式,但是吊杆是有恒荷载的初期应力的,初期恒载应力的成为横吊杆方式,无初期恒载应力的则称为横拉索方式。
(2)主缆上交叉索方式
悬索桥以对称振型扭转振动时,主塔的两根塔柱则相对于桥轴方向反相位振动,将主缆用拉索横向连接的主缆上交叉索的方式。
悬索桥以反对称振型扭转振动时,主塔在桥轴方向几乎不移动,在实际设计时,常将前述的竖断面交叉索方式和本方式合并使用。
(3)单缆方式
悬索桥的加劲梁传统的做法是通过吊杆悬挂在两根主缆上的,而如果主缆只有一根,吊杆和加劲梁成三角形的算索桥称为单缆方式。
和传统的两根主缆方式相比,加劲梁会有大的扭转变形,因此,在风作用下,有在更低的风速区发生扭转颤振的危险,设计时必须注意。
(4)双缆单鞍座方式
两根主缆在主塔附近集束成一根的方式称为双缆单鞍座方式。
(5)分裂型悬索桥方案
这种方案主要是为了提高悬索桥的横向稳定性,2 个分离的桥面分别悬吊在2 个分离的桥塔和缆索系统,并用横向连接系连接2 个分离的桥面。
这种体系具有更大的扭转刚度。
同时,风洞试验表明这种悬索桥方案也具有良好的气动稳定性。
(6)刚性吊杆
传统悬索桥设计中,基本都采用高强钢丝或钢绞线组成的柔性吊杆。
采用刚性吊杆主要是为了减少2根平行主缆之间的竖向相对位移,约束桥面的扭转振动,从而提高悬索桥的扭转刚度。
当刚性吊杆布置在中跨的1/3 处附近时,能够有效地提高悬索桥的扭转频率,颤振临界风速也可以提高到原来的60% 左右。
5. 空气动力学措施
气流绕过桥梁截面时,发生相互作用而产生空气作用力,而截面气动外形的改变势必会影响到空气力。
因此,改善气动稳定性的另一途径是通过改善桥梁断面的外形来减小气动力。
(1)边缘风嘴措施
在加劲梁截面两端设置风嘴,可以改善气流绕流的流态,减少涡脱,使截面趋向流线型。
颤振分析和试验研究表明,这种措施能有效地提高悬索桥的颤振稳定性,而且风嘴的尖端角度越小,对颤振稳定性的改善越大;而在尖端角度相同的情况下,尖端长度较大的风嘴的气动性能就越好。
(2)中央开槽措施
传统的流线型箱形断面中间开槽,可以增加透风率,减小加劲梁顶底面的压力差。
试验和分析都显示中央开槽的闭口箱梁的颤振临界风速将得到一定程度的提高,而且随着开槽宽度的增加桥梁的颤振临界风速会继续上升。
在Messina 海峡桥方案的研究中,理论分析和风洞实验的结果都表明,采用开槽箱形主梁断面,可得到令人满意的抗风性能。
(3)分离箱梁方案
分离式箱梁设计,实际上是箱梁中心开槽思想的拓展, 即通过分离箱梁间的开放空间增加透风率,减小加劲梁顶底面的空气压力差从而增加气动稳定性。
同时这一方案保持了传统闭口箱梁结构的优点,如空气阻力系数小、涡振性能好等。
6. 机械措施
机械措施主要是在加劲梁上安装一些辅助装置来增大结构的阻尼,并减小作用在结构上的气动力,从而达到提高悬索桥气动稳定性的目的。
这种装置主要有2 类,一类是阻尼器,另一类是在加劲梁断面的迎风、背风边缘安装的控制面。
当加劲梁在气流作用下发生振动时,利用作用在控制面上的气动力来增大结构振动的阻尼,从而提高颤振临界风速。
根据控制原理的不同又可分为主动控制和被动控制。
(1)阻尼器
为了间接地提高结构的阻尼,调谐质量阻尼器(TMD ) (下图) 在土木结构中得到了广泛的应用。
TMD 是由质量块、弹簧和阻尼器组成的一个复杂的机械装置,是一种不需要能量供给的减振装置,其制振减振原理是将主结构的振动能量传递到频率相近的阻尼器上,然后加以耗散,从而达到减小结构振幅的目的。
调质阻尼器除了可以有效改善大跨桥梁的抖振和涡振性能外,还能提高桥梁的颤振
稳定性。
(2)主动控制措施。