鋼桁架人行懸索橋靜風(fēng)穩(wěn)定性分析

洪 凡 梁華龍

（西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院， 陜西 西安 710054）

1 工程實(shí)例

1.1 工程背景

該橋橋址處于我國西部山區(qū),工程總體布置情況如圖1 所示。

圖1 總體布置圖（單位：cm） Figure 1 Overall layout (unit: cm)

橋梁布局形式以單跨式為主，主纜位置與鋼鉸線保持平行，其錨固方式為重力式錨碇。加勁梁組成部分主要為榀桁架，其中，鋼桁架結(jié)構(gòu)如圖2 所示。因該工程項(xiàng)目所在區(qū)域具有風(fēng)力強(qiáng)勁特點(diǎn)，由于橋梁跨度值較普通橋梁跨度大，但橋面較窄，所以鋼桁架人行懸索橋應(yīng)具備較強(qiáng)抗風(fēng)能力，以便保證索橋穩(wěn)定性和安全性。

圖2 鋼桁架結(jié)構(gòu)圖（單位：cm） Figure 2 Steel truss structure diagram (unit: cm)

借助橋位相鄰測(cè)站獲知基準(zhǔn)風(fēng)速，從周邊氣象站獲得風(fēng)速資料，確保鋼桁架人行懸索橋靜風(fēng)穩(wěn)定性分析得到資料支撐[1]。

2 鋼桁架人行懸索橋結(jié)構(gòu)靜風(fēng)穩(wěn)定性分析

（1）初始風(fēng)攻角具體影響

因工況情況不相一致，所以不同初始風(fēng)攻角條件下臨界風(fēng)速差異化表現(xiàn)：

+3° 、 0 °靜風(fēng)失穩(wěn)臨界風(fēng)速均為100m/s、 -3 °時(shí)臨界風(fēng)速低于100m/s，僅為95m/s（如表1）。

表1 初始風(fēng)攻角 °+3 、 °0 、 °-3 時(shí)臨界風(fēng)速

對(duì)比于初始風(fēng)攻角 °0 條件下主梁位置移動(dòng)，初始風(fēng)攻角 °-3 主梁結(jié)構(gòu)橫向位置移動(dòng)幅度一致，需注意的是，這針對(duì)跨中部位和L/4 節(jié)點(diǎn)來講。風(fēng)速值為100m/s時(shí)，增加幅度大于以往，但豎向風(fēng)速非常態(tài)變化。

經(jīng)歐幾里德范數(shù)計(jì)算初始風(fēng)攻角 °-3 條件下臨界風(fēng)速值，即95m/s，風(fēng)速大幅度變化后，豎向風(fēng)速隨之波動(dòng)?？偨Y(jié)可知，因初始風(fēng)攻角 °+3 、 °0 、 °-3 分為三種情況，結(jié)合本文案例予以分析，鋼桁架人行懸索橋靜風(fēng)失穩(wěn)臨界風(fēng)速差異變化。

3 結(jié)論

根據(jù)臨界風(fēng)速、基準(zhǔn)風(fēng)速相關(guān)規(guī)范及要求，具體分析鋼桁架人行懸索橋靜風(fēng)失穩(wěn)臨界風(fēng)速值，一旦實(shí)際風(fēng)速超過規(guī)范基準(zhǔn)風(fēng)速值，那么懸索橋穩(wěn)定性得不到保證，并極易出現(xiàn)懸索橋完整性破壞現(xiàn)象。實(shí)際上臨界風(fēng)速達(dá)到100m/s 時(shí)，符合規(guī)范要求，臨界風(fēng)速大于等于2 倍設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速，所以懸索橋只出現(xiàn)振蕩。工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段增置抗風(fēng)纜、中央扣，使用過程中出現(xiàn)不同程度凹陷現(xiàn)象，基于此，全過程分析主梁結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)變化情況，并具體記錄。初始風(fēng)攻角 °-° 3~0 之內(nèi)，基于三分力系數(shù)特性分析臨界風(fēng)速，因三分力變化幅度較小，加之，橋梁位置無顯著差異，所以臨界風(fēng)速值相等。當(dāng)外界力量動(dòng)態(tài)變化，且橋梁位置明顯移動(dòng)時(shí)，臨界風(fēng)速值隨之改變，計(jì)算結(jié)果為95 m/s。