一种斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置的优化方法

专利2025-06-23  24


本发明涉及桥梁建设,特别是涉及一种斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置的优化方法。


背景技术:

1、斜拉桥是一种主梁、支承塔受压和斜拉索受拉的结构,这一特点使得其具有优秀的跨越能力,成为大跨桥梁的重要桥型之一。悬臂施工法为大跨斜拉桥的主要施工方法之一,由于大跨斜拉桥悬臂施工时期的刚度,频率和阻尼比均小于成桥状态,所以在自然风作用下产生较成桥状态更大的抖振响应。尤其是对于超大跨跨海斜拉桥,刚度更小,自振频率更小,设计基本风速更大的三个特点使得其在产生的抖振响应明显更大大,使得桥梁的抖振问题会成为设计的主要控制因素之一。此外,跨海大桥施工环境更复杂,施工周期更长,桥梁施工期的抖振影响更加严重。因此准确计算跨海斜拉桥施工期抖振响应,并在此基础上控制抖振响应,是保证桥梁施工期安全性的重要因素。

2、目前,通常基于随机振动理论、采用抖振频域计算方法来计算斜拉桥抖振响应。主要步骤如下:采用sears函数,将风速谱转换为抖振力谱;利用scanlan理论识别气动导数,从而计算结构的自激力,将抖振力和自激力叠加形成最终的力谱;采用脉动风速的相干函数代替抖振力的相干函数计算得到联合接受函数;基于随机振动理论,利用结构的频响函数计算得到结构的抖振响应。基于上述抖振计算方法,在最大双悬臂施工状态下变化临时墩位置,根据结构的抖振响应来优化临时墩布置位置,使得布置临时墩后,最大双悬臂施工状态的抖振响应最小的方案即临时墩最优布置方案。

3、上述现有临时墩最优布置方案存在以下缺陷:

4、(1)现有的抖振频域计算中的采用的sears函数是基于于片条假设,假定结构的特征尺寸远小于紊流积分尺度,脉动力在整个片条上是完全相关的,只是对拟定常气动力的非定常修正,而没有考虑结构的几何特征及紊流特性对抖振力的影响;脉动风相干函数代替抖振力相干函数也忽略了气流的横向流动;

5、(2)对于临时墩的布置位置,现有技术中只针对最大双悬臂施工状态进行优化而没有考虑到在悬臂施工过程中随着悬臂长度发展抖振响应也会随之增长,即在布置临时墩之前的双悬臂施工状态的抖振响应可能会大于最大双悬臂施工状态设置临时墩的抖振响应,存在因布置临时墩之前的双悬臂施工状态的抖振响应较大而使得斜拉桥垮塌的风险。

6、综上,有必要更加合理地设计临时墩布置位置。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置的优化方法,以解决上述现有技术存在的问题,使得斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置更加合理,提高斜拉桥悬臂施工期的安全性。

2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

3、本发明提供一种斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置的优化方法,包括以下步骤:

4、s1、准备所述斜拉桥的主梁断面的测压模型;

5、s2、对所述测压模型进行测试获得所述测压模型的三维气动导纳函数和抖振力相干函数;

6、s3、将所述三维气动导纳函数和所述抖振力相干函数引入到所述斜拉桥的抖振频域计算方法中;

7、s4、通过所述抖振频域计算方法计算所述斜拉桥在悬臂施工期随悬臂长度发展抖振响应的增长和最大双悬臂施工状态不同临时墩布置位置的抖振响应;

8、s5、在同一坐标系中绘制所述斜拉桥在悬臂施工期随悬臂长度发展抖振响应的增长关系曲线和所述斜拉桥在最大双悬臂施工状态不同临时墩布置位置的抖振响应的变化关系曲线,以临时墩与所述斜拉桥的桥塔的距离表示临时墩的布置位置,且所述坐标系中的x轴对应悬臂长度变化和临时墩与所述斜拉桥的桥塔的距离,以所述增长关系曲线和所述变化关系曲线的交点所对应的临时墩与所述斜拉桥的桥塔的距离为临时墩最优布置位置。

9、优选的,所述测压模型为所述斜拉桥的主梁断面的缩比模型。

10、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:

11、本发明的斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置的优化方法通过更精确的计算抖振响应,提高了抖振响应计算结果的准确性,同时考虑悬臂施工过程中随着悬臂长度发展抖振响应的增长和最大双悬臂施工状态不同临时墩布置位置的抖振响应变化对临时墩的布置位置进行优化,能够保证布置临时墩之前的双悬臂施工状态的抖振响应不大于最大双悬臂施工状态设置临时墩的抖振响应,使得斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置更加合理,提高了斜拉桥悬臂施工期的安全性。

12、进一步的,本发明通过在悬臂施工期抖振响应计算时,引入了斜拉桥主梁断面抖振力的三维气动导纳和抖振力相干函数能够更加精确的计算施工期抖振响应。



技术特征:

1.一种斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置的优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置的优化方法,其特征在于:所述测压模型为所述斜拉桥的主梁断面的缩比模型。


技术总结
本发明公开一种斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置的优化方法,涉及桥梁建设,包括以下步骤:S1、准备斜拉桥的主梁断面的测压模型;S2、对测压模型进行测试获得测压模型的三维气动导纳函数和抖振力相干函数;S3、将三维气动导纳函数和抖振力相干函数引入到斜拉桥的抖振频域计算方法中;S4、通过抖振频域计算方法计算斜拉桥在悬臂施工期随悬臂长度发展抖振响应的增长和最大双悬臂施工状态不同临时墩布置位置的抖振响应;S5、绘制斜拉桥在悬臂施工期随悬臂长度发展抖振响应的增长关系曲线和斜拉桥在最大双悬臂施工状态不同临时墩布置位置的抖振响应的变化关系曲线,优化临时墩最优布置位置。使得斜拉桥悬臂施工期临时墩布置位置更加合理。

技术研发人员:马存明,沈大为,李沁峰,裴城
受保护的技术使用者:西南交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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