[发明专利]一种高墩大跨桥梁施工期风致振动控制方法

说明书

本发明公开了一种高墩大跨桥梁施工期风致振动控制方法，涉及土木工程技术领域，其技术方案要点是：分析得到主梁的固有频率信息；建立原始有限元模型；建立抗风有限元模型；进行结构动力特性复模态分析；将复模态动力特性结果从结构频率、模态阻尼比评价分析得到第一减振效果；根据抖振响应计算结果评价分析得到第二减振效果；对风致振动响应的测试结果进行验证，得到验证数据；根据验证数据对原始有限元模型的桥塔、主梁混凝土弹性模量进行修正。本发明采用竖直下拉索与摆式TMD相配合的抗风措施进行主梁施工期风致振动控制，可有效减小桥梁结构主梁施工期风致振动响应与风致抖振荷载，提升大桥施工期的抗风安全性与施工人员舒适性。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，更具体地说，它涉及一种高墩大跨桥梁施工期风致振动控制方法。

背景技术

随着我国交通基础设施建设的进一步推进，跨海湾和跨山区峡谷大型桥梁建设将逐渐成为当前及今后若干时期内我国大跨度桥梁建设的重点。近二十多年，我国建造了大量的山区大跨桥梁，如坝陵河大桥、北盘江大桥、四渡河大桥、矮寨大桥、赤石特大桥、开州湖特大桥、峰林特大桥等。山区高墩大跨桥梁桥位风特性与风致振动问题较为突出，是山区高墩大跨桥梁建设的重点之一。

近年来，跨海大跨桥梁和跨山区峡谷大跨桥梁抗风研究正逐渐成为我国大跨度桥梁抗风研究的重点与热点。复杂山区地形桥位桥梁抗风研究具有如下主要特点：(1)桥位风特性复杂，具有风向分布、湍流度、积分尺度复杂等特点；(2)复杂地形风效应对结构风荷载影响显著；(3)高墩大跨斜拉桥施工期风致振动问题突出。如法国Millau大桥(MillauViaduct Bridge，跨径布置为204+6X342+204＝2460m，P2号墩桥面以下高度为244.8m)在大桥方案设计阶段即关注大桥的抗风性能，通过主梁节段模型、全桥气弹模型试验对大桥的抗风性能进行了试验研究；考虑到施工期高墩大跨桥梁的抗风性能，将初步方案设计中的悬臂施工方法改成顶推施工，并在各主跨中央设立了临时塔架以满足顶推施工要求，并对主梁施工期的风致振动进行控制。

目前，国内外高墩大跨桥梁施工抗风措施应用情况可以发现，斜拉桥施工期风致振动控制措施主要有下拉索措施、TMD措施两大类。然而，单独的下拉索措施、TMD措施存在桥梁结构主梁施工期风致振动响应与风致抖振荷载较大，导致大桥施工期的抗风安全性与施工人员舒适性较差；此外，倾斜下拉索方案中主梁的“主梁横摆”模态固有阻尼比较低，导致梁侧向刚度较小；以及，主梁“整体竖摆”刚度较小的问题。因此，如何研究设计一种将下拉索措施、TMD措施相结合的高墩大跨桥梁施工期风致振动控制方法是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种高墩大跨桥梁施工期风致振动控制方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高墩大跨桥梁施工期风致振动控制方法，包括以下步骤：

S101：对高墩大跨桥梁主梁悬臂施工期结构进行动力特性分析，得到主梁在不同施工阶段前二十阶的固有频率信息；

S102：根据桥梁结构设计参数、施工方案数据建立桥梁结构主梁悬臂施工状态的原始有限元模型；

S103：获取竖直下拉索与电涡流摆式TMD配合的抗风措施参数，将抗风措施参数输入原始有限元模型后建立抗风有限元模型；

S104：对原始有限元模型、抗风有限元模型进行结构动力特性复模态分析后分别得到原桥梁结构的第一复模态动力特性结果、采取抗风措施后桥梁结构的第二复模态动力特性结果；将第一复模态动力特性结果、第二复模态动力特性结果对比，并从结构频率、模态阻尼比评价分析采取抗风措施后得到第一减振效果；

S105：采用抖振时域分析方法对原始有限元模型、抗风有限元模型进行抖振响应计算，并根据桥梁结构的抖振响应计算结果评价分析采取抗风措施后得到第二减振效果；