大沙水道橋懸索橋施工貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性淺析

楊 敏， 朱小金， 趙廷建， 武尚偉

(中交二公局第五工程有限公司, 陜西西安 710065)

大沙水道橋懸索橋施工貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性淺析

楊 敏， 朱小金， 趙廷建， 武尚偉

(中交二公局第五工程有限公司, 陜西西安 710065)

施工貓道是懸索橋上部結(jié)構(gòu)安裝的操作平臺，其抗風(fēng)穩(wěn)定性是確保安全施工的前提。文章介紹了風(fēng)洞試驗(yàn)、靜風(fēng)穩(wěn)定性非線性分析，結(jié)果表明貓道在使用過程中是安全可靠的，對今后類似工程的施工有借鑒意義。

懸索橋； 貓道； 抗風(fēng)穩(wěn)定性研究

1 工程概況

虎門二橋于廣州市南沙區(qū)東涌鎮(zhèn)與廣州市南二環(huán)段對接，沿線跨越珠江大沙水道、海鷗島、珠江坭洲水道，于東莞市沙田鎮(zhèn)與廣深沿江高速公路連接[1]。主線全線均為橋梁工程，總長度12.891 km，包括兩座懸索橋——主跨1 200 m的大沙水道橋和主跨1 688 m的坭洲水道橋，采用雙向八車道的高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速100 km/h，橋梁寬度40.5 m。

大沙水道橋采用分離式三跨連續(xù)貓道，兩幅貓道中心距離42.1 m，共設(shè)10個(gè)橫向通道以增加橫向剛度。每幅貓道由8根φ54 mm承重繩、2根φ54 mm門架承重繩、扶手繩(每側(cè)各1根φ22 mm、2根φ16 mm)、面層網(wǎng)、門架和錨固系統(tǒng)組成?；㈤T二橋貓道總體布置見圖1。

2 貓道節(jié)段模型靜力三分力試驗(yàn)風(fēng)洞試驗(yàn)

貓道節(jié)段試驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚2-3]采用1:10的幾何縮尺比，模型長L=2.100 m，寬B=0.4174 m，高H=0.157 m。模型由鋼材、篩網(wǎng)、木材等制成，使模型上篩網(wǎng)的透風(fēng)率與原型上的透風(fēng)率盡量一致。

圖2、圖3給出了來流風(fēng)速V=15.14 m/s和V=20.41 m/s時(shí)風(fēng)軸系和體軸系下的三分力系數(shù)曲線，可以看出兩個(gè)風(fēng)速下的三分力系數(shù)吻合程度較高，可以忽略雷諾數(shù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

3 貓道靜風(fēng)穩(wěn)定性非線性分析

利用貓道節(jié)段靜力三分力試驗(yàn)結(jié)果和有限元分析軟件ANSYS對貓道進(jìn)行了非線性抗風(fēng)靜力穩(wěn)定性分析，初始風(fēng)攻角為0°，初始風(fēng)速定位2 m/s，風(fēng)速增量為2 m/s，風(fēng)速為水面以上10 m高度處、30 a重現(xiàn)期10 min平均最大風(fēng)速。

為了展示非線性分析計(jì)算結(jié)果，按照一定跨距沿整個(gè)跨長均勻的選擇幾個(gè)位置(表1)。

貓道承重繩和門架承重繩的應(yīng)力隨風(fēng)速增大而增大，迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)的應(yīng)力隨風(fēng)速變化的規(guī)律一致，未觀察到應(yīng)力發(fā)散現(xiàn)象且應(yīng)力都在容許應(yīng)力范圍之內(nèi)(圖5)。

4 結(jié)論

通過對虎門二橋施工貓道進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)、靜風(fēng)穩(wěn)定性非線性分析、抖振分析，可得到如下結(jié)論：

(1)貓道發(fā)生靜風(fēng)失穩(wěn)的臨界風(fēng)速為58 m/s, 高于靜風(fēng)

失穩(wěn)的檢驗(yàn)風(fēng)速=32.16m/s,表明該貓道的在抗風(fēng)靜力穩(wěn)定性方面安全余量充足。

(2). 在最大施工風(fēng)速六級大風(fēng)時(shí)，最大的豎向和側(cè)向加速度RGZ值分別為10.16 gal和10.71 gal，參考英國規(guī)范BS6472-1:2008 Guide to evaluation of human exposure to vibration in buildings, 貓道的施工舒適度滿足要求。

[1] 鄧小華.廣東虎門第二公路通道橋位選擇[J].中外公路，2013(4)：158-161.

[2] 韋世國,廖海黎,趙有明,等.潤揚(yáng)大橋懸索橋施工貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性分析[J].橋梁建設(shè)，2004(4)：1-3.

[3] 樂云祥,常英,胡曉倫.武漢陽邏長江大橋施工貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性分析[J].公路交通科技，2005，22(8)：40-60.

楊敏(1976～)，男，學(xué)士，高級工程師。

U448.25

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[定稿日期]2017-08-08