懸索橋施工期主纜-貓道系統(tǒng)馳振及靜風(fēng)穩(wěn)定性的干擾效應(yīng).pdf

1、在強(qiáng)風(fēng)作用下，部分大跨懸索橋施工期主纜在繩索的張拉下振動(dòng)幅度較大，嚴(yán)重影響施工工期；且因施工期主纜并非成橋時(shí)圓形截面形式，存在馳振失穩(wěn)的可能性；同時(shí)，貓道的存在對(duì)施工期大尺度尖頂型主纜靜風(fēng)系數(shù)存在氣動(dòng)干擾效應(yīng)問題，可能影響主纜的馳振性能。因此，進(jìn)行大跨徑懸索橋暫態(tài)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)性能具有較高的理論和實(shí)際意義。鑒于此本文進(jìn)行了如下主要研究工作：
　　1.本文采用 CFD數(shù)值模擬方法，參考某大橋施工期貓道和主纜設(shè)計(jì)參數(shù)，首先結(jié)合貓道風(fēng)洞試驗(yàn)的

2、結(jié)果，驗(yàn)證了數(shù)值模擬參數(shù)設(shè)置的正確性；然后分別研究了不考慮貓道和考慮貓道影響時(shí)，施工期三角形、五邊形和尖頂型形狀主纜的阻力和升力系數(shù)；最后利用登哈托準(zhǔn)則，計(jì)算了施工期主纜不同工況的馳振力系數(shù)。結(jié)果表明：隨著主纜索股層數(shù)的不斷增加，施工初期呈倒三角形形狀的主纜阻力系數(shù)不斷減小,升力系數(shù)逐步增加；施工中期呈五邊形形狀的主纜阻力系數(shù)不斷增加，升力系數(shù)逐步減小；施工后期呈上尖頂型形狀的主纜阻力系數(shù)不斷增加，升力系數(shù)總體上有減小趨勢；通過與無貓道

3、工況的對(duì)比可知，考慮貓道時(shí)會(huì)造成施工期主纜阻力和升力系數(shù)相應(yīng)地減小，且計(jì)算主纜馳振力系數(shù)時(shí)，不能忽略貓道的氣動(dòng)干擾效應(yīng)。
　　2.研究表明，懸索橋施工期暫態(tài)主纜存在馳振失穩(wěn)的可能性，且因施工期主纜處于主纜施工腳手架貓道的半包圍之中，貓道設(shè)計(jì)參數(shù)的變化勢必對(duì)施工期主纜的馳振性能產(chǎn)生重要影響。為研究貓道設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)施工期主纜馳振性能的影響，本文以某大跨徑懸索橋施工期不同工況大尺度尖頂型主纜為研究對(duì)象，以貓道風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果為參照，以流體力學(xué)

4、軟件Fluent為工具，首先驗(yàn)證了數(shù)值模擬參數(shù)設(shè)置的正確性；進(jìn)而研究了貓道高度、貓道寬度、貓道側(cè)網(wǎng)透風(fēng)率、貓道底網(wǎng)透風(fēng)率，以及貓道面層與主纜底部間距等參數(shù)影響下施工期主纜的氣動(dòng)力系數(shù)；最后運(yùn)用登哈托準(zhǔn)則分析了貓道設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)施工期主纜馳振性能的影響。研究結(jié)果表明：（1）貓道寬度、貓道護(hù)欄高度以及貓道面層與主纜底部間距對(duì)施工期主纜阻力系數(shù)影響不大，但會(huì)導(dǎo)致升力系數(shù)變大；當(dāng)主纜與貓道面層間距為84cm、貓道寬度為4.5m、貓道護(hù)欄高度為1.3

5、m時(shí)，對(duì)馳振失穩(wěn)預(yù)防較為有利；（2）貓道側(cè)網(wǎng)透風(fēng)率可導(dǎo)致施工期主纜阻力系數(shù)變小，但升力系數(shù)較無規(guī)律；當(dāng)貓道側(cè)網(wǎng)透風(fēng)率為50％時(shí)，對(duì)馳振失穩(wěn)預(yù)防較為有利；（3）貓道底網(wǎng)透風(fēng)率對(duì)施工期主纜阻力和升力系數(shù)影響較為敏感；當(dāng)貓道底網(wǎng)透風(fēng)率為70%時(shí)對(duì)馳振失穩(wěn)預(yù)防較為有利；（4）當(dāng)貓道面層與主纜底部間距為0.84m、貓道高度為1.3m、貓道寬度為4.5m、貓道側(cè)網(wǎng)透風(fēng)率為50%和貓道底網(wǎng)透風(fēng)率為70%時(shí)，主纜發(fā)生馳振失穩(wěn)可能性最小。
　　3.

6、由于大跨徑懸索橋施工期尖頂型主纜與貓道間存在氣動(dòng)干擾效應(yīng)，且主纜索股層數(shù)在施工期不斷增加，因此，貓道的氣動(dòng)性能和靜風(fēng)穩(wěn)定性也隨之變化。本文以某大跨徑懸索橋施工期尖頂型主纜和貓道為背景，研究了施工期尖頂型主纜對(duì)貓道靜風(fēng)穩(wěn)定性影響問題。首先，參照該橋貓道風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果，驗(yàn)證了數(shù)值模擬參數(shù)設(shè)置的正確性；進(jìn)而計(jì)算了施工期尖頂型主纜不同階段貓道的三分力系數(shù)；最后對(duì) ANSYS軟件進(jìn)行了二次開發(fā)，考慮了貓道的幾何非線性和風(fēng)荷載非線性，進(jìn)行了施工期尖