基于应变能的三塔悬索桥静风失稳形态分析

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1、桥梁建设2013年第43卷第5期(总第222期)62BridgeConstruction，Vo1．43，No．5，2013(TotallyNo．222)文章编号：1003—4722(2013)05—0062—06基于应变能的三塔悬索桥静风失稳形态分析张文明，王溧，刘钊(东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，江苏南京210096)摘要：因三塔悬索桥的中塔缺乏有效的纵向约束而对风作用敏感，为了深入研究三塔悬索桥静风失稳机理，以马鞍山长江公路大桥为背景，从应变能的角度分析该桥静风失稳形态。通过计算获得0。和3。初攻角下

2、主缆、吊杆、主梁和桥塔等构件的应变能，并对比主梁和桥塔在失稳前、后各自由度应变能。结果表明：低风速下该桥相邻跨的位移呈相同的变化趋势，但在静风失稳临界风速下，邻跨位移出现了“分岔”现象，其静风失稳形态表现为反对称扭转与反对称竖弯的耦合；总应变能的变化规律由主缆主导，并且和初攻角有关；桥塔应变能增长主要由纵向弯曲引起；主梁应变能在侧弯、竖弯和扭转3个自由度上的分配比例关系反映了失稳后的弯扭耦合程度。关键词：悬索桥；静风失稳形态；应变能；临界风速；弯扭耦合；有限元法中图分类号：U448．25文献标志码：AAnalysisofAe

3、rostaticInstabilityModeofaThree‘TowerSuspensionBridgeBasedonStrainEnergyZHANGWen-ming，WANGLi，LIUZhao(KeyLaboratoryofConcreteandPrestressedConcreteStructuresofMinistryofEducation，SoutheastUniversity，Nanjing21OO96，China)Abstract：Athree—towersuspensionbridgeissensitiv

4、etowindactionduetothelackofeffec—tivelongitudinalrestraintatitscentraltower．Toconductadeep—goingstudyoftheaerostaticin—stabilitymechanismofthethree—towersuspensionbridge，MaanshanChangjiangRiverExpress—wayBridgewastakenanexampleandtheaerostaticinstabilitymodeoftheex

5、amplebridgewasanalyzedfromthepointofstrainenergy．Throughthecalculation，thestrainenergyofthecorn—ponentsofthebridge，suchasthemaincables，suspenders，maingirderandtowers，undertheinitialwindattackanglesof0。and3。wasacquired．Thestrainenergyofeachfreedomdegreeofthemaingird

6、erandtowersbeforeandaftertheinstabilityofthegirderandtowerswerethencomparedindetailrespectively．Theresultsdemonstratethatthedisplacementoftheadjacentspansofthebridgeatlowwindspeedpresentsthesamechangingtendency，butforksonthead—jacentspansatthecriticalwindspeedofthe

7、aerostaticinstabilityandtheaerostaticinstabilitymodeofthespansmanifestsitselfastheanti——symmetrytorsioncoupledwiththeanti·。symmetryverticalbending．Thechanginglawofthetotalstrainenergyisdominatedbythemaincablesandisrelatedtotheinitialwindattackangles．Thegrowthofthes

8、trainenergyofthetowersismain—lycausedbythelongitudinalbending．Thedistributionratiorelationshipofthestrainenergyof收稿日期2013—07—08基金项目国家自然科学基金项目(512