岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究.ppt

湖南省交通规划勘察设计院 湖南省公路桥梁建设总公司 中 南 大 学 长 沙 交 通 学 院 湖 南 大 学 岳阳洞庭湖大桥建设指挥部 多塔斜拉桥基本性能研究； 施工工艺及C60高性能砼技术研究； 强迫振动法测颤振导数； 斜拉索风雨振动控制研究； 预应力砼空心索塔试验研究。 1．合理桥型布置方案研究 采用三塔斜拉桥这种结构形式，首要问题是必须找到提高结构整体刚度的技术措施和方法。为满足桥梁美观及通航泄洪的特殊要求，该桥摒弃了采取空间刚性塔、塔顶对拉索、斜索交叉布置或边跨加辅助墩等传统的措施来提高结构整体刚度，而是研究采用了一套经济有效的提高结构整体刚度的技术措施。 a. 减小背索索距； b. 加大背索截面面积； c. 在中跨跨中及边跨梁端加压重； d. 适当增加中塔和主梁的刚度。 岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥计算网格图（尺寸单位：m） 2．合理设计状态确定研究 课题组通过深入细致的研究，提出了三塔PC斜拉桥合理成桥状态确定的最优化方法以及合理施工状态确定的正装迭代法，取得了如下创新性成果： 3．全桥模型试验 为了研究多塔斜拉桥的基本性能，同时验证静、动力理论分析结果正确性，课题组进行了三塔斜拉桥全桥模型试验。模型桥全长 29.333m。 主梁和桥塔均采用分段整体铸造后拼装而成。本试验标志着我国桥梁结构试验进入超大规模时代。 模 型 全 景 图 为克服恶劣自然条件的影响，实现设计提出的高标准要求，优质安全高效地建成这一宏伟工程，课题组在总结传统的施工工艺的基础上，提出并采用了深水高桩钻孔施工平台、大型水下钢套箱承台施工、带空间转动锚座及钢结构水平止推装置的前支点挂篮等一系列的新工艺。 空间索转动锚座  C60砼配比及性能表 颤振导数是评定桥梁抗风稳定性的重要参数，我国以前只能用自由振动法测定颤振导数。为确保洞庭湖大桥在施工和运营阶段的抗风安全，课题组在国内最先实现了采用强迫振动法测量颤振导数，进行了大量的节段模型风洞试验。试验表明：强迫振动法具有试验数据重复性好、测定折减风速范围宽、无需复杂的系统识别过程即可得到交叉导数项等一系列优点。 同济大学项海帆院士专程来长沙考察强迫振动法 岳阳洞庭湖大桥由于其特殊的地理、气候条件，自2000年10月建成通车后，于2001年4月9日、5月26日，接连发生了多次风雨振。课题组与香港理工大学合作对洞庭湖大桥风雨振现象进行了现场观测，得到了风雨振的振动形态。并对采用磁流变智能阻尼器控制拉索风雨振问题进行了深入研究。研究表明，磁流变阻尼器对风雨振具有很好的减振效果。岳阳洞庭湖大桥目前已全桥安装该阻尼器，这是世界上首座应用磁流变智能阻尼器控制拉索振动的桥梁。 全桥安装的磁流变阻尼器减振系统 1. 对三塔PC斜拉桥的基本性能进行了系统研究，探索出了一整套提高结构整体刚度、降低尾索应力幅的有效方法，在国内率先实现了不设稳定索和辅助墩的全漂浮体系三塔PC斜拉桥结构； 2. 提出了三塔PC斜拉桥合理施工状态确定的正装迭代法，提高了计算速度与施工控制精度，合拢高程误差仅3毫米。 3. 在国内最先实现了颤振导数测度的强迫振动法，能一次测出全部8个颤振导数，且精度高、重复性好。 社会经济效益 　　 课题研究创造性地解决了多塔斜拉桥设计施工过程中的诸多技术难题，为今后修订斜拉桥规范提供了依据。课题研究确保了大桥施工安全、合拢顺利，成桥内力分布合理，主梁线性顺畅；缩短了工期，提高了大桥的耐久性,节约建设资金3329万元。课题成果于2001年12月19日通过了由湖南省科技厅组织的专家鉴定。鉴定委员会对课题成果给予了高度评价，认为成果整体上达到了国际先进水平。该项目于2002年3月获得了湖南省建设厅优秀设计一等奖。 不同电压下的A11索前三阶等效模态阻尼比 拉索系统的各阶模态阻尼比均存在一个优化电压值，安装阻尼器后拉索系统模态阻尼比增大了3～6倍。 试验结果 为了测量风雨振时拉索的振动形态和阻尼器的实际减振效果，选择A10、A11、A12三根拉索建立风雨振观测系统，其中A11索安装了磁流变阻尼器。 观测系统 磁流变阻尼器减振效果对照录像资料 安装了磁流变阻尼器的拉索 未安装磁流变阻尼器的拉索 (a) 面内响应 (b) 面外响应 风雨振时测到的A10索（无阻尼器）与A11索（有阻尼器）加速度响应对比，结果显示有阻尼器的拉