悬索桥作为一种大跨度桥梁结构,其柔性特点使其在风荷载作用下容易产生显著振动。这种现象不仅影响行车舒适性,更可能危及桥梁结构安全。
振动产生机理:
- 涡激振动:当风速达到特定值时,会在桥面下方形成周期性脱落的漩涡,引发桥梁竖向振动。
- 颤振失稳:耦合扭转和竖向振动,可能引发灾难性的振幅发散。
- 抖振现象:由湍流风引起的随机强迫振动。
关键防范措施(按重要性排序):
- 气动外形优化:
- 采用开槽式箱梁设计(如香港青马大桥)
- 设置风嘴结构改变气流形态
- 安装导流板抑制涡流产生
- 机械阻尼系统:
- 调谐质量阻尼器(TMD):如上海杨浦大桥安装的2个300t阻尼器
- 液压阻尼器:适用于控制扭转振动
- 混合阻尼系统:结合多种阻尼方式
- 结构强化措施:
- 增加主缆预张力
- 优化吊索布置间距
- 加强桥塔与主缆连接节点
施工阶段特别注意事项:
- 架设期间必须设置临时抗风索
- 主缆架设应选择风速较小的季节
- 成桥前需进行风洞试验验证
典型案例:
- 日本明石海峡大桥:通过改变桥面断面形式将临界风速从46m/s提升至78m/s
- 舟山西堠门大桥:采用分体式钢箱梁成功解决颤振问题
最新规范要求:根据《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01-2018),悬索桥必须进行施工期和成桥状态的三维颤振分析,确保颤振临界风速不低于1.2倍设计基准风速。
掌握这些关键技术要点,对一级建造师处理大跨径悬索桥工程问题具有重要实践意义。
科目:市政公用工程
考点:悬索桥组成和各部分作用