[发明专利]一种提高桥梁抗风稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气动抑振措施，特别涉及一种提高桥梁抗风稳定性的方法。

背景技术

近年来，国内外大跨度桥梁建设方兴未艾，诸多桥梁在初步设计阶段或者建成运用阶段发现了抗风稳定性不足的问题，诸如在低风速下出现的涡激振动，以及颤振失稳风速偏低等。由于结构风致振动形式对于结构本身的强烈依赖性，目前还没有一种放之四海而皆准的抑制风致振动措施。

现有的桥梁抑振措施主要有机械措施、结构措施和气动措施三大类，机械措施和结构措施往往设计复杂，造价高昂，所以常采用气动措施。但以往的气动措施均是在桥梁断面上增设额外的构件，比如增设导流板、风嘴、上下中央稳定板等等，不仅不经济，也会影响美观，而且有时单一的气动措施并不能满足桥梁抗风稳定性要求，需要多种气动措施组合的综合措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高桥梁抗风稳定性的方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

对桥梁的栏杆进行部分封闭处理。

通过部分封闭处理，使栏杆的透风率降低为31~43%，透风率指栏杆透风区域面积占栏杆总面积的比例。栏杆总面积等于栏杆的长×高。

所述部分封闭处理的方式包括对栏杆进行间隔封闭或者对栏杆进行分块整体封闭中的一种或者两种。

桥梁两侧的栏杆采用相同方式的部分封闭处理。

与以往气动措施不同，本发明所述提高桥梁抗风稳定性的方法，不需要在桥梁断面上增加额外构件，而是采用对桥梁的栏杆进行部分封闭处理，使栏杆的透风率由原来的53~60%降为31~43%，降幅比约为35%，从而达到改变桥梁断面绕流形态的目的，显著的提高了桥梁结构的抗风性能。

附图说明

图1为本发明实施例1的部分封闭方式示意图之一；

图2为本发明实施例1的部分封闭方式示意图之二；

图3为本发明实施例2的部分封闭方式示意图；

图4为本发明实施例3的部分封闭方式示意图；

图中阴影部分为栏杆封闭部分。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明针对存在抗风问题的桥梁，对桥梁的栏杆进行部分封闭处理。

具体封闭方式见实施例：

实施例1

斜拉桥（例如港珠澳大桥江海直达船航道桥），选用三塔斜拉桥方案，跨径布置为110+129+258+258+129+110m，全长994m。主梁采用钢箱梁，为带有翼板的钝体箱形断面，主梁宽38.8米，高4.5米，主梁是双幅结构，主梁横断面有内侧栏杆和外侧栏杆两种，内外侧栏杆高度均为1.5m，其中外侧栏杆透风率为59%。存在抗风问题：在+5°风攻角工况下存在超过规范限值的竖向涡激振动，在-5°、-3°风攻角工况下存在超过规范限值的扭转涡激振动。

对桥梁断面外侧栏杆进行间隔封闭或者分块整体封闭：间隔封闭为一封二空，参见图1；分块整体封闭为仅封闭栏杆的上部，参见图2。

实施例2

悬索桥（例如刘家峡大桥），大桥加劲梁采用钢桁架断面，主跨为536米，全长581米。设计成桥状态下，理论垂度为48.70m，垂跨比约为1:11，缆中心间距15.6m。加劲梁宽16.122m，高5.348m，宽高比为3.01。加劲梁横断面有人行道栏杆和防撞栏杆两种，其中防撞栏杆的高度为1.56m，透风率为60%。现有提高颤振稳定性的措施为两种气动措施的组合措施：下中央稳定板+水平导流板。存在抗风问题：现有措施桥梁断面+3°风攻角工况的颤振临界风速较低，并不能满足该桥的颤振稳定性要求。

对现有措施桥梁断面两侧防撞栏杆进行有规律封闭，具体封闭方式为：栏杆上部全封闭，栏杆下部间隔封闭，一封三空，参见图3。

实施例3

人行悬索桥（例如天蒙景区人行悬索桥）。桥跨布置采用38+420+48m的双塔单跨悬索桥，中跨长度为420m，桥面宽度为3.5m，梁高0.58m，吊索纵向间距3m。索塔采用框架式混凝土索塔，锚碇采用重力式锚碇，该人行桥的栏杆总高1.75m，桥面以上栏杆高度为1.45m，栏杆立柱间附有高透风率的钢网，桥面以上栏杆的透风率为53%。该桥宽高比小，属于典型的窄桥，同时采用桁架作为加劲梁，加劲梁抗扭刚度小，另外该桥跨越山谷，抗风问题格外突出，为提高桥梁抗风能力，该桥采用了结构措施和常规气动措施，即在加劲梁两侧设置了抗风缆和在混凝土桥面板两侧增设风嘴。存在抗风问题：现有措施桥梁断面在+5°风攻角工况下颤振临界风速不能满足要求。