第十四章主航道桥抗风抗震分析-典尚设计

第十四章

（2）抗震设防标准：动峰值加速度为0.1g，具体设计计算取为：动参数(PGA=0.15g,Kh=0.15)核算结构物的强度；动参数(PGA=0.2g,Kh=0.2)检算结构物的变拟建的跨海大桥工程位于东海大陆架内缘的杭州湾口北侧海区介于大戢山和滩浒山之间。大桥南、北端分别与浙北崎岖群岛中的小洋山和南汇的芦潮港相连，全长约瓶型塔、空间单索面,28米，3.8米，中跨及边跨均为砼箱梁截面，边墩采用箱380188.5140.2米，但桥位所在区位于北带南缘，东亚季风盛行区，气象条件十分复杂，且该地区是热带气旋频繁活动区，1001042.16m/s，同时，大桥所在地区动峰值加速度为0.1g，为确保该桥在成桥运营状态和施工全过程的抗风安全和成桥结构的响 V10=42.16m/sVD（梁）=51.0m/s；VD（塔）=60.3m/s施工阶段主梁设计基准风速VD（梁施工）=42.84m/s；施工阶段主塔设计基准风速VD（塔施工=50.7m/s 主梁成桥状态颤振检验风速[V]=80.0m/s；主梁施工阶段颤振检验风速[Vs

结构动力特性分析和主梁颤振临界风速的估算（见表一扭转基频ε[Vcr][Vcrs]//150m/s,80.0m/s，施工阶段主梁颤振临界风速亦大0.15（0.2（中民交通部部标准《公路桥涵设计通用规范（JTJ021-中民交通部部标准《公路工程抗震设计规范（JTJ004-《公路桥梁抗风设计指南，人民交通，1996（JTJ027-道路《道路桥耐风设计便览，1991《洋山深水港区一期工程跨海大桥工程》征集文件第三卷，2001年11港小城子山）和南汇的芦潮港（市南汇芦潮港镇客运码头往东4km南汇咀处）相NNE~NESE~SSE向，大风风向主要集中81.0m65.8天/年，风力≥830天/年，风力≥93天/年；据小洋山71293.6次，8892.41266

36.6m/s。，考虑到该桥位于东海海面上基本风压分布图对该地区没有详细标明为保证桥梁V10=42.16m/s。，1.3可知，在成桥运营状态下，VD（梁）=K1·V10=51.0m/sVD（塔）K4·V10=60.3m/s而参考依据1.640m高度处的100年一遇的10分钟平均最大风速为48.43m/s，为安全起见，VD(梁)51.0m/s。对于施工阶段，的设计基准风速可考虑取10年重现期的风速，VD（梁施工）=0.84VD（梁）=42.84m/sVD（塔施工）=0.84VD（塔1.3[Vcr]=K·μf·VD（梁μf—考虑风速的脉动影响及水平相关特性的无量纲修正系数，μf=1.29○45о

s]=0.84[Vcr]=66.3m/s拟建的跨海大桥为主跨380米的砼梁斜拉桥，其设计基准期为100年，因此，1.62-410010m，1042.16m/s。根据参考依据1.1中的基本风压图查得该地区地面以上20m高频率为1/100W0=800Pa

给出该桥的场 动参 中 动参数区划图（GB18306-2001）已于2001年2月2日由国家质量技术发布江省嵊泗两地的动峰值加速度均为0.10g；由《中国动反应谱特征周期区划图》查得市南汇、浙江省嵊泗的动反应谱特征周期均为0.35秒。1.6知，大桥场地类别为Ⅲ类场地。100100年超越概率63%的概率水平下的动参数，中、大震则分别取100年概率10%和100年概率2%~3%的概率水平下的动参数，由前所述，参考依据1.6中未给出大桥场地）全性又满足结构抗震设计的经济性原则本桥抗震计算取（1动参（PGA=0.15g，（2））0.4513。本桥成桥状态和施工阶段结构各部位边界条件如下（ 111111111111011100111101111111111111011100011100

1中，△x、△y、△zθx、θy、θz1-约束，03，2，主28米，高3.8米，主梁的侧向刚度比竖向刚度大，但因结构采用单索面斜竖向有斜的弹性支承使得结构的整体竖向刚度大于整体横向刚度，NO.6NO.5本桥主梁为闭口混凝土箱梁，桥面宽为28米，抗扭刚度较大，但斜为单索0.8019HZ。对主梁横向响应贡献最大的振型是N0.2振型。对主塔塔根横向响应贡N0.3N0.8ε=2.02。188.54，4，侧弯振型7阶振型中均有出现且塔的纵弯振型出现得更早此施工阶段与结构抗风稳N0.13

ⅡⅡ对弯扭耦合颤振，其临界风速根据工程界普遍应用的Vanderput进行估算圆频率1234主梁一阶称竖56圆频率1234主梁一阶称竖5678扭弯频率比式中：s为主梁断面形状影响系数，为攻角效应系数，b为半桥宽，r为惯性半径，ε为扭弯频率比，μ为梁体质量与空气的密度比，h为基阶竖弯自振圆频率。6h分离流扭转颤振的临界风速由Herzog估hcr

圆频率圆频率1234567扭弯频率比

式中：T1为ThrsonNumber的倒数，B为全桥宽，fT为主梁扭转基频。6。h hμεηs[Vcr//

[V

H6中也可以看出，成桥状态和施工阶段最大单伸臂Vcr2略大于Vcr1150m/s,远远超过成桥状态和施工阶段主梁颤桥梁颤振稳定性指数If= ft

80.0m/s66.3m/s（2（3（4）（5当斜索的涡频 某一阶的横振动频率相一致时会发生涡激共当斜索的涡频 某一阶的横振动频率相一致时会发生涡激共无10~20围无 与主梁交接处附近安装油压

在塔顶安装调质阻尼器（TMD）fbTMD在塔顶处张拉临时缆索（施工阶段 8。8竖向涡激发生风速：Vcvh2.0fbB22.3m/扭转涡激发生风速

1.33

级大风更少，每年仅有3天，因而主梁发生竖向涡激和发生扭转涡激的概率均不

结构 响塔梁约束（塔梁固结或塔与梁之间设固定铰支座（。塔梁一端约束、另一端放松（（1）和（2）的组合本方案采用（1）类,即塔梁之间放松（塔与梁之间设滑动铰支座大跨度斜拉桥的响应一般采用反应谱法和时程分析法相互校核，但由于参考依1.6中未给出场地加速度时程，因而时程分析法无法进行。桥梁结构响应采用反应

主梁最大弯矩发生在主梁跨中，最大横向弯矩为265100KNm，最大纵向弯矩为19970KNm。经验算，结构各部位的响应均在设计允许的范围内

1.62.2.252、Ⅱ3、Ⅲ3

-110m左右，钻孔桩持力层为Ⅳ4-3以下，对桩基础的抗震验算，应按不