楊 敏, 朱小金, 趙廷建, 武尚偉
(中交二公局第五工程有限公司, 陜西西安 710065)
大沙水道橋懸索橋施工貓道抗風穩(wěn)定性淺析
楊 敏, 朱小金, 趙廷建, 武尚偉
(中交二公局第五工程有限公司, 陜西西安 710065)
施工貓道是懸索橋上部結構安裝的操作平臺,其抗風穩(wěn)定性是確保安全施工的前提。文章介紹了風洞試驗、靜風穩(wěn)定性非線性分析,結果表明貓道在使用過程中是安全可靠的,對今后類似工程的施工有借鑒意義。
懸索橋; 貓道; 抗風穩(wěn)定性研究
虎門二橋于廣州市南沙區(qū)東涌鎮(zhèn)與廣州市南二環(huán)段對接,沿線跨越珠江大沙水道、海鷗島、珠江坭洲水道,于東莞市沙田鎮(zhèn)與廣深沿江高速公路連接[1]。主線全線均為橋梁工程,總長度12.891 km,包括兩座懸索橋——主跨1 200 m的大沙水道橋和主跨1 688 m的坭洲水道橋,采用雙向八車道的高速公路標準,設計時速100 km/h,橋梁寬度40.5 m。
大沙水道橋采用分離式三跨連續(xù)貓道,兩幅貓道中心距離42.1 m,共設10個橫向通道以增加橫向剛度。每幅貓道由8根φ54 mm承重繩、2根φ54 mm門架承重繩、扶手繩(每側(cè)各1根φ22 mm、2根φ16 mm)、面層網(wǎng)、門架和錨固系統(tǒng)組成?;㈤T二橋貓道總體布置見圖1。
貓道節(jié)段試驗模型[2-3]采用1:10的幾何縮尺比,模型長L=2.100 m,寬B=0.4174 m,高H=0.157 m。模型由鋼材、篩網(wǎng)、木材等制成,使模型上篩網(wǎng)的透風率與原型上的透風率盡量一致。
圖2、圖3給出了來流風速V=15.14 m/s和V=20.41 m/s時風軸系和體軸系下的三分力系數(shù)曲線,可以看出兩個風速下的三分力系數(shù)吻合程度較高,可以忽略雷諾數(shù)對實驗結果的影響。
利用貓道節(jié)段靜力三分力試驗結果和有限元分析軟件ANSYS對貓道進行了非線性抗風靜力穩(wěn)定性分析,初始風攻角為0°,初始風速定位2 m/s,風速增量為2 m/s,風速為水面以上10 m高度處、30 a重現(xiàn)期10 min平均最大風速。
為了展示非線性分析計算結果,按照一定跨距沿整個跨長均勻的選擇幾個位置(表1)。
貓道承重繩和門架承重繩的應力隨風速增大而增大,迎風側(cè)和背風側(cè)的應力隨風速變化的規(guī)律一致,未觀察到應力發(fā)散現(xiàn)象且應力都在容許應力范圍之內(nèi)(圖5)。
通過對虎門二橋施工貓道進行風洞試驗、靜風穩(wěn)定性非線性分析、抖振分析,可得到如下結論:
(1)貓道發(fā)生靜風失穩(wěn)的臨界風速為58 m/s, 高于靜風
失穩(wěn)的檢驗風速=32.16m/s,表明該貓道的在抗風靜力穩(wěn)定性方面安全余量充足。
(2). 在最大施工風速六級大風時,最大的豎向和側(cè)向加速度RGZ值分別為10.16 gal和10.71 gal,參考英國規(guī)范BS6472-1:2008 Guide to evaluation of human exposure to vibration in buildings, 貓道的施工舒適度滿足要求。
[1] 鄧小華.廣東虎門第二公路通道橋位選擇[J].中外公路,2013(4):158-161.
[2] 韋世國,廖海黎,趙有明,等.潤揚大橋懸索橋施工貓道抗風穩(wěn)定性分析[J].橋梁建設,2004(4):1-3.
[3] 樂云祥,常英,胡曉倫.武漢陽邏長江大橋施工貓道抗風穩(wěn)定性分析[J].公路交通科技,2005,22(8):40-60.
楊敏(1976~),男,學士,高級工程師。
U448.25
A
[定稿日期]2017-08-08