任娜

摘要：由于地形和施工条件的限制，某些大跨度悬索桥需采用桁架加劲梁形式，但是往往其气动稳定性不能满足抗风要求，此时需采取有效的气动措施提高颤振临界风速。本文研究了上、下中央稳定板，水平导流板对提高颤振临界风速的有效性。

关键词： 桁架桥梁 气动措施

Abstract: as the terrain and the construction condition limit, some big span the necessary stiffening girder suspension bridge truss form, but often its aerodynamic stability can not meet the requirement of the wind, and at the time of the need to take effective measures to improve the pneumatic flutter critical wind speed. In this paper, under the central stability board, level diversion slabs flutter improve the effectiveness of the critical wind speed.

Keywords: truss Bridges pneumatic measures

中图分类号：U448.21+1 文献标识码：A 文章编号：

0引言

目前大跨度悬索桥加劲梁采用的断面形式主要有空间桁架、单箱钢箱梁及中央开槽钢箱梁等形式，当桥址处于山区峡谷或者跨越河沟时，考虑地形条件以及施工因素，空间桁架梁由于架设方便可供选择[1]，成为悬索桥加劲梁断面的首选形式。

1工程背景

某大桥为跨越水库支沟的钢桁架悬索桥，跨径组合为20+536+20米，全长581米。钢桁加劲梁的构造尺寸如图1所示。主梁的风洞节段模型采用轻型合成材料按1：40的几何缩尺比制作的刚性模型。

图1钢桁加劲梁断面图

试验在均匀流场中对成桥状态-3°、0°、+3°三种攻角下的竖弯和扭转两自由度耦合颤振进行了试验。各个风攻角下成桥状态的颤振临界风速试验结果如表1所示。

试验结果表明，该大桥设计断面在-3°、0°、+3°三种攻角均不能满足颤振检验风速53.1m/s的要求。需要采取一定的措施来改善气动稳定性，以保证大桥的气动安全性。

2.1中央稳定板

在大跨度桥梁的抗风设计中，设置中央稳定板是一种非常有效的颤振控制气动措施。中央稳定板的总体设置方式有两种：分离式和整体式。湖南大学陈政清、李春光、张志田、廖建宏[2,3]通过试验证明，在相同的上下稳定板组合中，设置分离式稳定板的制振效果优于整体式稳定板。

图2分离式中央稳定板

从桥梁整体气动稳定性考虑，实际应用中宜采用分离式中央稳定板来改善桥梁的气动稳定性。因此，为了满足抗风稳定性要求，首选气动措施是设置中央稳定板。下中央稳定板高度综合考虑钢桁架高度、施工可行性等因素，最终选取了0.25H（H为桁架高度）的下稳定板；上中央稳定板需要考虑整体视觉效果，不宜高出桥面防撞护栏，因此上中央稳定板只取板高为0.5h、0.8h、0.85h（h为防撞护栏高）两种情况。

由上表可知，设置下中央稳定板可提高-3°攻角的颤振临界风速，但对0°、+3°攻角作用不明显。设置上、下中央稳定板可明显改善结构各风攻角的颤振稳定性。但是在防撞栏高度范围内，上稳定板越高越能提高加劲梁的颤振稳定性，但是存在一个最为合理的值。但由于本桥的行车道总宽度仅为11m，上中央稳定板的存在，必然对行车造成不便，且不美观。因此，以下研究代替上中央稳定板的气动措施。

2.2水平导流板

该气动措施在设置高度为0.25H下中央稳定板的前提下，同时在上桁梁外侧加设宽为2m的水平导流板，如图3所示。此外，一种情况，防撞栏上部分全封闭布置，栏杆上、下部分均布封闭一半。第二种情况，防撞栏上半部分全封闭，下半部分封闭1/4。试验结果如表3所示。

图3 下中央稳定板加水平导流板

由表3可知，前一种情况在-5°攻角下颤振临界风速相比检验风速增长的最低，为7.7%。相比之下，后一種情况在+5°攻角下颤振临界风速相比检验风速增长率最低，为16%。试验结果均大于颤振检验风速，满足气动稳定性要求。但是其稳定性效果不如上、下中央稳定板的组合情况。

3 结论

1）设置下中央稳定板可提高-3°攻角的颤振临界风速，但对0°、+3°攻角作用不明显。

2）设置上、下中央稳定板可明显改善结构各风攻角的颤振稳定性。但是在一定范围内，上稳定板越高越能提高加劲梁的颤振稳定性，但是存在一个最合理值。

3）在不得已的情况下，水平导流板和封闭栏杆是一种可以代替上中央稳定板的气动措施，但是效果不如上稳定板好。

参考文献

严国敏. 现代悬索桥[M]. 北京: 人民交通出版社, 2002,

陈政清, 张志田, 廖建宏. 矮寨大桥悬索桥抗风设计研究[J]. 2008

李春光, 张志田, 陈政清, 廖建宏. 桁架加劲梁悬索桥气动稳定措施试验研究[J]. 振动与冲击，2008，27(9):40-43.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。