三塔悬索桥风-车-桥耦合动力分析.pdf

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1、第9卷第1期铁道科学与工程学报Vo1．9NO．12012年2月JOURNALOFRAIL＼^，AYSCIENCEANDENGINEERINGFeb．2012三塔悬索桥风一车一桥耦合动力分析王柳．郭向荣(中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)摘要：以温州市某大桥为例，分别考虑风荷载的平均成分和脉动成分对车桥系统的影响，建立了风荷载作用下三塔悬索桥的车桥耦合动力分析模型，并根据势能驻值原理及形成结构矩阵的“对号入座法则”，导出了车桥系统的空间振动方程，采用计算机模拟的方法，计算与分析了该桥列车通过时的桥梁动力响应和列车走行性。研究结果为三塔悬索桥的动力设计提供了理论依据。关键词：三塔悬

2、索桥；风荷栽；车桥动力分析中图分类号：u4_41．7文献标志码：A文章编号：1672—7029l2012)O1—0o24一o6Thewind——vehicle——bridgecouplingdynamicanalysisofthreetowersuspensionbridgeWANGLiu，GUOXiang—rong(SchoolofCivilEngineering，CentralSouthUniversity，Chan~ha410075，China)Abstract：TakingWenzhouOujiangbridgeasanexample，avehicle—bridgedynamic

3、analysismodelunderwindloadwasestabilishedconsideringboththeinfluenceoftheaveragewindloadandfluctuatingwindload．Basedontheprincipleoftotalpotentialenergywithstationaryvalueinelasticsystemandthe“setinrightposition’’ruleforformulationofsystemmatrixes，thebridgesystemspatialvibrationequationWaSderived

4、．Byusingcomputersimulationmethod，thebridgedynamicresponseandtrainrunningperformancewerecalculatedandanalyzedindetailwhentrainsrunthroughthebridge，andtheresultsprovidedatheoreticalbasisfordynamicdesignonthreetowersusentionbridge．Keywords：threetowersusentionbridge；windload；vehicle—bridgedynamicanal

5、ysis近年来，随着交通和经济的发展，多跨悬索桥生影响，车桥耦合振动特性必然因风的参与而发生已经发展成为跨海以及跨江桥梁工程的又一热点。改变¨。目前，我国已有多座三塔悬索桥处于设在多塔多跨悬索桥中，尤以三塔双跨悬索桥方案备计施工阶段，针对该类型桥梁的动力特性研究成果受桥梁设计者推崇。与双塔单跨悬索桥相比，三塔甚少。因此，对风荷载作用下三塔悬索桥的风一车双跨悬索桥可以大大减小主跨跨径，显著减小主缆一桥耦合动力性能进行研究具有重要的工程意义。拉力及锚碇规模，其综合造价随之降低，因而在大跨径桥梁建设中具有较强的竞争力。但因为三塔悬索桥多了一个中塔和一个主跨，结构更为纤柔，1工程概况结构在动荷载

6、作用下的响应可能起主导作用，特别是桥梁跨越风力很大的江河和海峡时，在侧向风力本文所选算例为浙江省温州市境内的一座6的作用下，自然风的平均成分的作用会使大跨度桥车道高速公路、6车道城市主干道和双线市郊铁路梁会发生静位移，脉动成分的作用会使桥梁产生抖共建桥梁，主桥长1704m，跨径布置为52m+2X振，列车会承受侧向风力和倾覆力矩的作用，风力引起的桥梁响应会对车辆产生激励作用，车辆由于800m+52m，如图1所示。主梁采用双层钢桁加风的作用而产生的响应同时又会对桥梁的振动产劲梁形式，如图2，主缆横向间距45m，矢高75m。收稿日期：2012—02—11作者简介：王柳(1988一)，男，江苏南

7、通人，硕士研究生，从事桥梁动力学研究第1期王柳，等：三塔悬索桥风一车一桥耦合动力分析25，T●蚶，l边塔采用带钢箱剪刀撑的混凝土门式框架结构，设为门式框架结构，塔底以上塔高149．69m。锚锭置两道单箱单室预应力混凝土横梁，塔底以上塔高分别采用了重力式锚锭和隧道锚锭。149．69m；中塔采用钢结构，纵向成A字型，横向25⋯2乐清单孑L双向净空尺度：458×53．5通航净空尺度：250×53．5最高通航水位4．6l最高通航水位4．61