刚构-连续梁组合桥悬臂施工阶段船行波动力响应分析.pdf

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1、世界桥梁２０１７年第４５卷第４期（总第１８８期）６１刚构－连续梁组合桥悬臂施工阶段船行波动力响应分析１，２１，２１，２姜辉，马长飞，王波（１．中铁大桥科学研究院有限公司，湖北武汉４３００３４；２．桥梁结构健康与安全国家重点实验室，湖北武汉４３００３４）摘要：某跨水库大桥主桥为６跨预应力混凝土刚构－连续梁组合桥，为研究船行波作用下该桥施工过程中振动的舒适性，对船行波作用下结构的动力响应进行分析。首先采用陶瓷电容式测压传感器在施工水域现场实测了船行波的特征参数，然后采用ANSYS数值波浪水槽仿真了桥墩在该船行波作用下受到的波浪力，进而得到了结

2、构在最大悬臂施工阶段的动力响应，在此基础上采用Diekemann指标评估了桥梁施工期间振动的舒适性。结果表明：船行波引起的结构振动非常小，计算的Diekemann指标仅为０．１，该桥施工期间振动的舒适性良好。关键词：刚构－连续梁组合桥；悬臂施工阶段；船行波；动力响应；舒适性；数值波浪水槽中图分类号：U４４８．２３；U４４１．３文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１７）０４－００６１－０５1引言引起的振动会影响将来悬臂施工阶段正常施工作当船舶在狭窄的航道或运河航行时，船体对周业。本文针对上述问题，为研究船行波干扰下桥梁围水体作用

3、造成水压产生变化，水体压力变化引起施工过程中振动的舒适性，采用现场实测和数值波水面波动，即所谓船行波。船行波的研究已经有一浪水槽仿真相结合方法，分析船行波对结构动力响百多年的历史，它对船舶设计、航道护岸工程设计、应的影响。内河航道的泊稳条件都有重要的意义。近年来国内外学者从理论研究、试验测试及数值仿真等三方面2工程概况［１‐２］对船行波展开了大量的研究：Dam等基于二维某跨水库大桥主桥为６跨预应力混凝土刚构－Boussinesq方程模拟了船行波在斜坡的传播过程和连续梁组合桥，主桥按照双幅桥布置，全桥跨径组成［３］波高变化；Kurata等通

4、过船模拖曳水池试验研究为（５×３０＋７５＋４×１３０＋７５）m，其中７号、８号、９了船行波最大波高和水深与Froude数的关系；李志号桥墩与主梁固结，６号、１０号桥墩与主梁通过盆式［４］松等基于RANS方程、RNG湍流模型建立数κ‐ε支座连接，引桥为５跨３０m预应力混凝土先简支后值波浪水池，模拟了内河航道中船行波，建立了船行连续结构T梁。刚构－连续梁组合桥左幅总体布［５］波波高、爬高和回落的经验公式；Yao采用一阶置如图１所示。Rankine源面元法进行狭窄航道中航行船舶岸壁效［６］应的数值计算；骆婉珍等应用重叠网格、两相流、自由表面、六

5、自由度等物理模型和Realizable湍κ‐ε流模型，模拟分析了船行波波形耦合、反射生成的尾浪以及与岸边相互作用的拍岸现象。上述研究都未涉及到船行波对水中结构物的作用，由于流固耦合图1刚构－连续梁组合桥左幅总体布置问题的复杂性，这方面的研究还相当欠缺。该桥单幅桥宽１２．０m，主桥箱梁横断面采用单某跨水库大桥主桥为６跨预应力混凝土刚构－箱单室，根部梁高８．０m，高跨比为１／１６．３，跨中梁连续梁组合桥，该桥施工期间，当船舶从７号墩、８高３．２m，高跨比约为１／４０．６，中间梁段采用１．６次号墩附近施工水域通过时，桥墩在船行波作用下，墩抛物线

6、过渡。箱梁底板宽６．５m，顶板宽１２．０m，顶的施工人员偶尔可感到有轻微晃动，实测墩顶的两边各悬臂２．７５m，板边缘厚２０cm，根部厚７０最大位移达到１５mm。因此，施工单位担忧船行波cm；箱梁顶板厚３０cm，底板厚度从跨中向根部由收稿日期：２０１７－０３－０９作者简介：姜辉（１９６５－），女，副编审，１９８５年毕业于兰州铁道学院铁道工程专业，工学学士（E‐mail：jh６１３＠１２６．com）。６２世界桥梁２０１７，４５（４）４０cm变化至９０cm，箱梁腹板厚度在悬臂根部为是基于某些假定而建立的，具有一定的局限性。本０．８m，然后以折线

7、的形式过渡到跨中的０．５m。主文为准确地反映船行波对桥梁结构动力响应的影梁横断面如图２所示。响，在施工现场采用陶瓷电容式测压传感器实测了船行波的真实力学参数。该传感器固定于钢管的一端，布置于承台通航孔侧表面法线方向。波压力传感器及现场固定方式如图３所示。对７号、８号墩的左、右幅４个独立承台同时进行船行波参数的测试，每个承台埋设２个波压力传感器，分别对应１～８号通道。测量期间水位距承台顶部２．４m，传感器埋设于水平面下１．６～２m深度。波压力传感器现场布置示意如图４所示。没有船舶经过时，传感器测量结果为静水压力；当有船舶经过时，测得的是静水

8、压力与船行波造成的动水压力之和。实测船行波时，船舶按指定路线沿航道由８号墩一侧通过，航线与８号墩之间的距离为１０m。图2主梁横断面桥梁下部结构桥墩采用实体桥墩、钻孔灌注桩基础，桥台采用重力式“