斜拉索风雨振响应特性_胡建华VIP免费

第19卷第3期2006年5月中国公路学报ChinaJournalofHighwayandTransportVol.19No.3May2006文章编号:1001-7372(2006)03-0041-08收稿日期:2005-08-03基金项目:国家自然科学基金项目(50578063);湖南省教育厅重点项目(04A014)作者简介:胡建华(1966-),男,湖南澧县人,湖南省交通规划勘察设计院教授级高级工程师,湖南大学工学博士研究生,E-mail:hujianhua@hnjtsjy.com。斜拉索风雨振响应特性胡建华1,2,王修勇3,陈政清1,倪一清4,高赞明4(1.湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082;2.湖南省交通规划勘察设计院,湖南长沙410008;3.湖南科技大学土木工程学院,湖南湘潭411201;4.香港理工大学土木及结构工程系,香港)摘要:为了研究斜拉桥拉索风雨振的机理及响应特征,在岳阳洞庭湖大桥建立了由风速仪、雨量计、加速度传感器组成的风雨振现场观测系统,观测到了多次拉索风雨振现象;得到了发生拉索风雨振时风速、风向及雨量的基本条件,分析了风雨振时拉索振动的幅值、主振频率、模态参与特性及空气动力负阻尼比等响应特征。结果显示拉索风雨振很少为单模态振动,大多表现为主振模态和多阶模态参与的振动。关键词:桥梁工程;斜拉索;现场观测;风雨振;响应特征中图分类号:U441.3文献标志码:AResponseCharacteristicsofWind-RainInducedVibrationofStayCablesHUJian-hua1,2,WANGXiu-yong3,CHENZheng-qing1,NIY-iqing4,GAOZan-ming4(1.SchoolofCivilEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,Hunan,China;2.CommunicationsPlanning,SurveyandDesignInstituteofHunanProvince,Changsha410008,Hunan,China;3.SchoolofCivilEngineering,HunanUniversityofScienceandTechnology,Xiangtan411201,Hunan,China;4.DepartmentofCivilandStructuralEngineering,TheHongKongPolytechnicUniversity,HongKong,China)Abstract:Inordertoinvestigatetheexcitationmechanismandresponsecharacteristicsofwind-raininducedvibrationofstaycable,aninstrumentationsystemofwind-raininducedvibrationmeasurement,whichconsistsofanemometer,raingaugeandaccelerometer,wasinstalledontheDongtingLakeBridge,Yueyang,China.Manyeventsofwind-raininducedvibrationonstaycablewererecorded.Thepreliminarycharacteristicsofwind-raininducedvibrations,suchasmodedisplacementamplitude,modalparticipation,aerodynamicnegativedampingandsoon,werepresented.Theresultsshowthattheminorityoftheresponsesisnearlyasinglemoderesponseandthemajorityoftheresponsesistheparticipationofthedominantmodeandmult-imoderesponsesduringwind-raininducedvibration.Keywords:bridgeengineering;staycable;fieldmeasurement;wind-raininducedvibration;re-sponsecharacteristic0引言由于斜拉桥拉索只有很低的结构阻尼比,在风、风雨组合、桥塔运动等激励下容易产生大幅振动。特别是在风雨气候条件下发生的所谓拉索风雨振现象[1],往往引起拉索的大幅振动,严重影响桥梁的安全运营和拉索的使用寿命,因此,风雨振的机理与减振措施研究已成为大跨度斜拉桥需要解决的关键问题之一。为了研究风雨振机理,各国开展了大量的风洞试验,认为风雨振主要是雨水在拉索的上表面形成的上水线在风激励下产生的不稳定振动[2-5]。在理论上,建立以带水线的驰振模型表示的风雨振机理模型或者分别建立拉索、水线的运动方程研究风雨振机理,均能够重现拉索在风雨激励下的不稳定振动[6-8];另外,进行了为数不多的足尺模型试验和现场观测,获得了一些在实际风雨振条件下拉索振动的响应特征[9-11],但是,对风雨振的机理及振动特性至今还不是完全清楚,风洞试验和实际桥梁的情况也不完全一样。为了更进一步理解和弄清风雨振的激励和响应特征,在湖南岳阳洞庭湖大桥安装了包括风速仪、雨量计、加速度传感器的风雨振观测系统,进行了近50d的连续现场观测,并成功地观测到了多次风雨振。1洞庭湖大桥及风雨振观测系统洞庭湖大桥是一座预应力混凝土3塔斜拉桥,跨度为130m+310m+310m+130m,如图1所示。桥宽为23.4m,双向4车道,全桥共222根拉索,索长为28~201m,索的直径为99~159mm,所有拉索采...