斜風作用下三塔懸索橋顫振穩定性研究

張新軍,周 楠,郁 聰,趙晨陽

(浙江工業大學 土木工程學院,浙江 杭州 310023)

當前,國內外懸索橋廣泛采用雙塔結構。為滿足目前跨海橋梁建設的需求,懸索橋必須采用更大的跨徑跨越既深又寬的海峽以降低錨碇和下部結構的建造成本,其中無共用錨碇的多塔多跨懸索橋成為最具可行性的解決方案之一。已有研究表明:在一定條件下,多塔懸索橋可能比其他橋梁結構形式更適合于橋址,即使跨度達到2 000～3 000 m也是一種經濟的解決方案[1]。在多塔多跨懸索橋中,尤以三塔懸索橋更受到青睞和關注,屢屢在國內外大跨度橋梁方案設計中被提出,并相繼在江蘇省泰州市、安徽省馬鞍山市和武漢市鸚鵡洲等跨越長江大橋中得到成功應用。三塔懸索橋邊塔雖然能夠從錨碇處引出的背索得到有效約束,但是中塔的縱向約束比較薄弱,因此結構整體剛度小于傳統的雙塔懸索橋,成為一種更加柔性的結構體系。由于三塔懸索橋結構剛度較小,其對風的作用更加敏感。風對橋梁結構的作用包含風的靜力作用和動力作用兩個方面,前者主要是靜風荷載作用下結構的變形和穩定性問題,而后者主要是動力風荷載作用下結構的顫振和抖振問題,其中顫振是一種發散性振動,一旦形成會對橋梁結構造成如1940年美國塔科馬懸索橋的風毀事故,因此成為三塔懸索橋抗風研究的首要問題。迄今為止,對于三塔懸索橋的系統研究主要集中在靜力性能、結構體系、中塔合理剛度和動力性能等方面[2-5],同時也開展了一些顫振方面研究[6-10]。……