【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及橋梁工程，具體涉及一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構及安裝方法。
技術介紹
1、閉口鋼箱梁擁有較大的豎彎剛度和抗扭剛度、兼具優(yōu)異的氣動外形，是大跨度橋梁工程中常用的主梁型式之一。隨著橋梁跨度不斷增大，結(jié)構的自振頻率降低，導致閉口鋼箱梁橋的顫振性能惡化。顫振失穩(wěn)對橋梁極具破壞性，是橋梁抗風設計中需要考慮的重要問題。
2、對于大跨度橋梁的抗風設計而言，橋梁的設計顫振臨界風速必須大于顫振檢驗風速，因此需要采用有效、合理的措施使橋梁顫振性能滿足抗風設計要求。沿海地區(qū)和山區(qū)的橋梁設計風速較高，對于該類區(qū)域的橋梁顫振檢驗風速提出了要求嚴格，導致采用閉口鋼箱梁的傳統(tǒng)設計方案往往難以滿足在這類區(qū)域的橋梁的顫振穩(wěn)定性要求。現(xiàn)有技術中，采用較多的技術手段是在閉口鋼箱梁上安裝中央穩(wěn)定板，以此提高大跨度橋梁的顫振性能。中央穩(wěn)定板能夠使主梁的顫振臨界風速得以提高。
3、雖然中央穩(wěn)定板是一種有效的顫振抑振措施，但它在設計風速較高的沿海、山區(qū)等的大跨度橋梁的運用中，依然存在以下問題：(1)中央穩(wěn)定板對大跨度、高設計風速的橋梁顫振性能提升有限；對于顫振檢驗風速很高的橋梁，僅單獨依靠中央穩(wěn)定板這一傳統(tǒng)的抑振措施，難以滿足顫振設計要求；但若增加其余傳統(tǒng)顫振抑振措施進行疊加，又會顯著增加橋梁設計和施工上的困難。(2)中央穩(wěn)定板在橋梁施工過程中需要獨立安裝，這對于處于地理位置偏遠、作業(yè)環(huán)境艱險的山區(qū)橋梁施工而言較為不便，需要投入大量的施工和運輸成本。(3)由于中央穩(wěn)定板需要單獨設立支撐結(jié)構，因此在橋梁運維階段需要專門進行定期養(yǎng)
4、綜上，有必要針對大跨度且高設計風速的橋梁開展更加深入的顫振性能研究和優(yōu)化。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術提供一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構及安裝方法，以解決現(xiàn)有技術對于大跨度且高設計風速的橋梁的顫振抑振效果存在的不足，實現(xiàn)在不增加橋梁設計和施工困難的前提下提高顫振性能，同時降低施工和運維成本的目的。
2、本專利技術通過下述技術方案實現(xiàn)：
3、一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，包括閉口鋼箱梁，還包括位于所述閉口鋼箱梁上的第一中央護欄、第二中央護欄；
4、所述第一中央護欄、第二中央護欄沿橋跨中心線對稱分布；
5、所述第一中央護欄、第二中央護欄上均包括封閉單元，且所述第一中央護欄上的封閉單元與所述第二中央護欄上的封閉單元交錯布置。
6、針對現(xiàn)有技術中對于大跨度且高設計風速的橋梁的顫振抑振效果存在的顫振抑振效果不佳、需要疊加多種抑振措施導致設計和施工困難，以及施工和運維成本過高等問題，本專利技術首先提出一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，該結(jié)構安裝在閉口鋼箱梁橋上，包括沿橋跨中心線對稱分布的第一中央護欄和第二中央護欄；顧名思義，第一中央護欄和第二中央護欄均位于橋梁主梁寬度方向的中心區(qū)域、而非位于橋梁主梁寬度方向的側(cè)面位置。本申請在第一中央護欄和第二中央護欄上均設置若干封閉單元，且使得第一中央護欄上的封閉單元與第二中央護欄上的封閉單元交錯布置，其中封閉單元用于封閉對應區(qū)域的中央護欄，中央護欄上未設置封閉單元的區(qū)域處于鏤空狀態(tài)，即為未封閉區(qū)域。本申請使得第一中央護欄上的所有封閉區(qū)域均對應第二中央護欄上的未封閉區(qū)域、第一中央護欄上的所有未封閉區(qū)域均對應第二中央護欄上的封閉區(qū)域，同理第二中央護欄上的所有封閉區(qū)域均對應第一中央護欄上的未封閉區(qū)域、同理第二中央護欄上的所有未封閉區(qū)域均對應第一中央護欄上的封閉區(qū)域。
7、可以看出，本申請摒棄了現(xiàn)有技術中常用于大跨度橋梁的中央穩(wěn)定板抑振措施，而是在橋梁中線兩側(cè)設置兩排中央護欄、并在兩排中央護欄設置交錯分布的封閉單元，此種結(jié)構相較于現(xiàn)有的大跨度橋梁顫振抑振措施而言：(1)兩排中央護欄均能夠提高閉口鋼箱梁豎彎模態(tài)參與程度，降低扭轉(zhuǎn)振幅對閉口鋼箱梁的作用，即令彎扭耦合顫振形態(tài)的閉口鋼箱梁在顫振發(fā)生時豎彎模態(tài)參與程度顯著提高的同時降低了扭轉(zhuǎn)振幅；經(jīng)專利技術人試驗驗證，本申請對于大跨度且高設計風速的工況，在提高顫振臨界風速的效果上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的設置中央穩(wěn)定板的方式；(2)本申請通過簡單結(jié)構即可實現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)中央穩(wěn)定板的顫振抑振效果，無需疊加其余抑振措施，同時本申請中的第一中央護欄和第二中央護欄還可發(fā)揮防撞護欄的功能，不僅不會對橋梁的設計和施工造成額外難題，還能夠同時起到提高行車安全性、提高顫振抑振效果的目的，取得了意料不到的技術效果；(3)由于本申請中的第一中央護欄和第二中央護欄可作為防撞護欄使用，因此可采用傳統(tǒng)的橋面護欄的安裝方式，無需再額外安裝和運輸中央穩(wěn)定板，降低了材料和施工成本；同時本申請的結(jié)構在使用時無需專門進行養(yǎng)護，因此相較于設置中央穩(wěn)定板的技術手段而言，還能降低運維成本。綜上，本申請具有強大的功能性和良好的經(jīng)濟性，特別適用于大跨度且高設計風速的橋梁顫振抑振使用。
8、需要說明的是，本申請的結(jié)構并非是對傳統(tǒng)中央穩(wěn)定板的簡單數(shù)量疊加；傳統(tǒng)的中央穩(wěn)定板大都為全封閉式結(jié)構，本案專利技術人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，如果僅是簡單數(shù)量疊加對顫振抑振效果的提升十分有限，并且還會導致漩渦氣旋結(jié)構沿橋梁跨向產(chǎn)生強烈的協(xié)同作用，進而對橋梁整體氣動力帶來不利影響。而本申請通過第一中央護欄、第二中央護欄以及交錯布置的封閉單元的結(jié)構設計，可以顯著克服氣旋漩渦沿橋梁跨向產(chǎn)生的協(xié)同作用，避免對橋梁整體氣動力帶來不利影響；同時第一中央護欄與第二中央護欄并非為全封閉結(jié)構，其相互之間具有使氣流穿過的間隙，氣流在該間隙內(nèi)被封閉單元阻擋無法沿直線穿過，在該間隙內(nèi)形成不連貫的、無法協(xié)同作用的氣旋，這正是本申請能夠顯著提高閉口鋼箱梁顫振穩(wěn)定性的核心所在。
9、進一步的，沿橋梁主梁寬度方向，所述第一中央護欄與第二中央護欄之間的間距小于或等于3m。若第一中央護欄與第二中央護欄的間距過大，不僅會占用過多的橋面寬度，還會導致第一中央護欄與第二中央護欄之間難以形成有利于提高顫振穩(wěn)定性的、不連貫的、無法協(xié)同作用的氣旋。因此本方案限定間距不超過3m，具有明顯的技術優(yōu)勢。
10、進一步的，所述第一中央護欄、第二中央護欄均沿橋跨方向通長布置。即是第一中央護欄、第二中央護欄的整體長度均等于橋梁主跨跨度，進而保證橋梁整體的顫振穩(wěn)定性。
11、進一步的，若干封閉單元在所述第一中央護欄、第二中央護欄上均沿橋跨方向均勻分布；所述第一中央護欄、第二中央護欄的封閉率均為50％。
12、本領域技術人員應當理解，本方案中所述的封閉率，是指封閉單元在對應的第一中央護欄或第二中央護欄上的鋪設率；50％的封閉率即表明第一中央護欄、第二中央護欄上，均有50％的區(qū)域設置了封閉單元。本方案使得封閉單元在第一中央護欄、第二中央護欄上均勻分布，且總的封閉率滿足50％，可保證橋梁顫振抑振效果的整體性和均勻性，避免局部區(qū)域抑振能力不足的情況出現(xiàn)，更加提高使用安全性和穩(wěn)定性。
13、進一步的，所述第一中央護欄、第二中央護欄均包括若干沿橋跨方向等距分布的立柱、連接在所述立柱上的欄桿，通過將立本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，包括閉口鋼箱梁(7)，其特征在于，還包括位于所述閉口鋼箱梁(7)上的第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)；
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，沿橋梁主梁寬度方向，所述第一中央護欄(1)與第二中央護欄(2)之間的間距小于或等于3m。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，所述第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)均沿橋跨方向通長布置。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，所述封閉單元(3)在所述第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)上均沿橋跨方向均勻分布；所述第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)的封閉率均為50％。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，所述第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)均包括若干沿橋跨方向等距分布的立柱(5)、連接在所述立柱(5)上的欄桿(4)。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋
7.根據(jù)權利要求5所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，所述封閉單元(3)的高度為Z的1.0～1.2倍；其中，Z為所述立柱(5)的高度。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，所述封閉單元(3)為合金板或復合材料板。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，所述第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)均由若干護欄單元沿橋跨方向依次連接而成；所述封閉單元(3)固定在部分所述護欄單元表面。
10.基于權利要求1～9中任一所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構的安裝方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，包括閉口鋼箱梁(7)，其特征在于，還包括位于所述閉口鋼箱梁(7)上的第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)；
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，沿橋梁主梁寬度方向，所述第一中央護欄(1)與第二中央護欄(2)之間的間距小于或等于3m。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，所述第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)均沿橋跨方向通長布置。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，所述封閉單元(3)在所述第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)上均沿橋跨方向均勻分布；所述第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)的封閉率均為50％。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于提高閉口鋼箱梁橋顫振性能的結(jié)構，其特征在于，所述第一中央護欄(1)、第二中央護欄(2)均包括若干沿橋跨方向等距...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李明，李志國，李明水，林鐘毓，譚淳元，代瑞，臧振浩，梁迅，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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