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斜风作用下大跨度三塔悬索桥抗风稳定性研究
| 论文题名： | 斜风作用下大跨度三塔悬索桥抗风稳定性研究 |
| 关键词： | 悬索桥;斜风作用;颤振稳定性;静风稳定性 |
| 摘要： | 风致失稳是大跨度三塔悬索桥从施工到成桥状态必须要重视的破坏形式，通常有静风失稳和颤振失稳。与传统的两塔悬索桥相比，三塔悬索桥由于特殊的结构形式显得更加轻柔，对风作用更加敏感。并且，三塔悬索桥处于施工状态时，由于梁段间缺乏有效约束，结构刚度更小，抗风稳定性问题更为突出。目前，对三塔悬索桥抗风稳定性的研究都是针对法向风情况，即风的来流方向与桥轴线正交，而现实情形是桥梁所受风作用的方向多偏离桥梁主跨法向，悬索桥在斜风作用下抗风稳定性处于最不利状态。为了准确地揭示斜风作用下三塔悬索桥抗风稳定性演变规律，有必要进行斜风作用下三塔悬索桥全过程颤振、静风稳定性分析。 首先，以泰州长江大桥为工程背景，运用Midas/Civil有限元软件，建立三塔悬索桥有限元模型，对其进行成桥和空缆状态分析；其次，运用斜风下大跨度桥梁非线性颤振稳定性分析程序Nflutter-sw和静风稳定性分析程序Snaa-sw，对不同风攻角和风偏角组合下的成桥状态进行颤振稳定性分析和静风稳定性分析；最后，针对主梁从跨中向桥塔对称拼装（方案一）和主梁从桥塔向跨中对称拼装（方案二）两种施工方案，分别进行颤振稳定性分析和静风稳定性分析。 研究结果表明：（1）泰州大桥成桥状态不同风攻角下的最低颤振临界风速并不全是出现在法向风下，而是出现在风偏角5°、10°的斜风下。在各个风攻角下，随着风偏角的增大，颤振临界风速呈非单调性变化。静风效应对颤振临界风速的减幅最高达9.37%，斜风作用对比法向风下的减幅最高达20.7%。（2）不同施工方案下悬索桥施工状态颤振稳定性的演变趋势各不相同，且都存在抗风稳定性薄弱施工阶段。静风效应和斜风作用不会改变三塔悬索桥施工状态颤振稳定性的变化规律，但会显著降低三塔悬索桥施工状态的颤振稳定性，并且斜风和静风的综合效应将会进一步劣化三塔悬索桥施工状态的颤振稳定性。方案一综合效应影响率较法向风的平均减幅达9.42%，方案二综合效应影响率较法向风的平均减幅达24.8%，因此三塔悬索桥施工期颤振稳定性分析必须考虑静风和斜风综合作用的不利影响。（3）斜风作用不改变三塔悬索桥的静风失稳形态，但会影响静风失稳临界风速。斜风作用对静风失稳临界风速存在正负效应，影响幅度在-13.21%~5.21%之间，说明大跨度三塔悬索桥在静风稳定性分析时需要充分考虑斜风作用的影响。（4）三塔悬索桥采用主梁从桥塔向跨中拼装时，其施工过程中的鞍座预偏量曲线变化平稳，斜风下的颤振稳定性和静风稳定性较好，是三塔悬索桥理想的施工方案。 |
| 作者： | 郁聪 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张新军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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