大跨度懸索橋施工階段三維顫振精細(xì)化分析

(浙江工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310023)

懸索橋結(jié)構(gòu)受力性能好，跨越能力強(qiáng)，是千米級(jí)主跨橋梁工程的首要選擇。隨著橋梁工程建設(shè)由跨越大江大河向近海連島工程及跨越海峽和海洋等更廣闊的水域發(fā)展，懸索橋的跨徑將進(jìn)一步增大，潛在需求在2 000～5 000 m之內(nèi)[1]。懸索橋結(jié)構(gòu)跨度大，剛度小，風(fēng)作用下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(主要指顫振)已成為控制懸索橋設(shè)計(jì)和施工的重要因素。較之于成橋狀態(tài)，施工狀態(tài)的懸索橋尚未形成最終的結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)邊界約束更少，結(jié)構(gòu)的整體剛度尤其是扭轉(zhuǎn)剛度明顯降低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗風(fēng)穩(wěn)定性更差[2-3]。雖然施工階段結(jié)構(gòu)顫振檢驗(yàn)風(fēng)速可以降低，但是一般情況下懸索橋施工期難以避開(kāi)強(qiáng)風(fēng)天氣。隨著懸索橋跨徑的進(jìn)一步增大和施工狀態(tài)懸索橋剛度的顯著降低，以下兩個(gè)因素對(duì)施工期懸索橋顫振穩(wěn)定性的影響將更加突出：1)靜風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)大變形導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)剛度和施加在結(jié)構(gòu)上以結(jié)構(gòu)變形為函數(shù)的風(fēng)荷載的非線性變化及其三維效應(yīng)，簡(jiǎn)稱靜風(fēng)效應(yīng)；2)風(fēng)速空間分布的非一致性。實(shí)測(cè)資料表明風(fēng)速沿著豎直高度和水平方向是變化的，但已有大跨度橋梁顫振分析中通常將橋址區(qū)域內(nèi)的風(fēng)速考慮為均勻分布。懸索橋的主纜矢高和橋塔高度都比較大，橋面主梁采用豎曲線布置，依據(jù)風(fēng)的空間分布特性，橋面主梁、主纜和吊桿以及橋塔等構(gòu)件上風(fēng)速的差異性將更加明顯，形成風(fēng)速的空間非均勻分布。……