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《大跨徑斜拉橋靜風穩(wěn)定性的參數研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、第34卷第2期土 木 工 程 學 報Vol134No122001年4月CHINACIVILENGINEERINGJOURNALApr12001大跨徑斜拉橋靜風穩(wěn)定性的參數研究程 進 肖汝誠 項海帆(同濟大學)摘 要 隨著斜拉橋跨徑的不斷增大,空氣靜力失穩(wěn)現象已引起了人們的廣泛重視。本文用作者導出的大跨徑斜拉橋非線性靜風穩(wěn)定性的方法,編制了計算軟件BNAP。對一座主跨1000m的斜拉橋的靜風穩(wěn)定性進行了參數分析與比較,給出影響大跨徑斜拉橋靜風穩(wěn)定性的主要參數。關鍵詞 大跨徑斜拉橋 靜風穩(wěn)定 參數研究中圖分類號:U448127文獻標識碼:A文章編號:100
2、0O131X(2001)02O0055O07后,分析了這些參數對斜拉橋靜風穩(wěn)定性產生的影1 引 言響,并指明了影響斜拉橋靜風穩(wěn)定性的主要參數。從1950年建成的第一座現代斜拉橋到目前為止,2 分析方法與程序實現短短的五十年里,跨徑從原先的18216m發(fā)展到現在的890m,可見斜拉橋的發(fā)展是何等的迅速。此外,211 分析方法國內外已在計劃建造1100m的斜拉橋。隨著斜拉橋跨作用在主梁單位長度的靜風荷載可分解為橫向風徑的不斷增大,勢必會引發(fā)出一些新的問題。風荷載荷載PH、豎向風荷載PV和扭轉力矩PM,具體表達作用下大跨徑橋梁的靜力穩(wěn)定問題就是其例。所謂空式如
3、下:氣靜力失穩(wěn)就是指結構在給定風速作用下,主梁發(fā)生12PH=·ρ·Vd·CH(α)·D側向彎曲和扭轉,進而導致風荷載的改變,并反過來2增大結構的扭轉,最終導致結構失穩(wěn)。過去,人們普12(α)·B(1)PV=·ρ·Vd·CV2遍認為大跨徑橋梁的顫振臨界風速一般都低于靜力失122穩(wěn)的發(fā)散風速。但是,1967年日本東京大學Hirai教PM=·ρ·Vd·CM(α)·B2授就在懸索橋的全橋模型風洞試驗中觀察到了靜力扭式中 CH(α)、CV(α)、CM(α)分別表示在有效轉發(fā)散的現象,同濟大學風洞實驗室在對汕頭海灣二攻角下主梁沿結構坐標軸各方向的阻力、升力、升力橋的風
4、洞試驗中,也發(fā)現了斜拉橋由靜風引起的彎扭矩系數;所謂有效攻角是指靜風初始攻角與靜風作用[1,2]失穩(wěn)現象。最近,Boonyapinyo、Miyata、謝旭等學引起的主梁扭轉角之和。[1,3]者通過計算也表明了這種現象出現的可能性。按照桿系結構空間穩(wěn)定理論,問題可歸結為求解與動力失穩(wěn)不同,空氣靜力失穩(wěn)發(fā)生前無任何預如下形式的非線性方程:兆,突發(fā)性強,因而破壞性更大。為了能全面了解和G+W[Ke(u)+Kg(u)]·U=f[PH(α),PV(α),PM(α)]避免該種現象的發(fā)生,最簡單和有效的方法就是通過(2)選定一些參數,考察這些參數變化對結構靜風失穩(wěn)風式中
5、 Ke和Kg分別為結構的線彈性和幾何剛度矩速的影響,從而獲得改善大跨徑斜拉橋空氣靜力穩(wěn)定陣。α為有效攻角;PH,PV,PM分別為體軸下的風性的方法,為今后進行斜拉橋抗靜風設計奠定良好基阻力、升力和升力矩;f為靜風荷載;上標G和W礎。本文首先介紹作者導出的分析大跨徑斜拉橋非線分別代表重力和風力性空氣靜力穩(wěn)定性的方法和相應的計算程序。然后,從式(2)可知,不僅結構的剛度是結構變形的通過選取不同的橋梁斷面、風速的初始攻角等主要參函數,而且右端項所表示的靜風荷載也是結構變形的數,考察一座主跨1000m的斜拉橋的靜風穩(wěn)定性。最函數,為了求解該非線性方程,就必須采用迭
6、代法。收稿日期:2000O05O08,收到修改稿日期:2000O08O28而為了跟蹤結構變形的全過程,又必須采用增量法,國家自然科學基金資助項目(批準號:59895410)為此,本文采用增量與內外兩重迭代相結合的方法?！?6·土 木 工 程 學 報2001年[5～8]增量法將風速按一定比例增加。而其中的內層迭代主213 程序可靠性驗證要是進行結構的幾何非線性計算,而外層迭代則是為BNAP程序能進行結構的線性、幾何非線性、材了尋找結構在某一風速下的平衡位置。該方法的具體料非線性、非線性空氣靜力穩(wěn)定性分析和斜拉橋成橋實施步驟如下:狀態(tài)下恒載內力的確定。單元類型
7、包括索單元、桿單(1)假定一初始風速V0;元和梁單元。本文用多個算例來驗證程序中所涉及的(2)計算在該風速下結構所受的靜風荷載;所有分析類型和所有單元類型,這里給出其中的兩個(3)采用NewtonORapson法求解式(2),得到結算例。構位移U;【例1】如圖2所示,一懸臂45°彎梁,自由端作(4)從結構位移U中提取單元扭轉角(為左右用豎向集中荷載P,將梁分成8等份,每步加載量為兩節(jié)點扭轉位移之和的平均值),重新計算結構的靜10。本文解與有關文獻解析解的對比如表1所示。風荷載;(5)檢查三分力系數的歐幾里得范數是否小于允許值;(6)如果小于允許值,則按預定
8、步長增加風速,重復步驟(2)～(5);否則,重復步驟(3)～(5)
