超大跨度斜拉橋的抗風(fēng)性能分析

超大跨度斜拉橋的抗風(fēng)性能分析

1結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究德國工程師迪格爾在20世紀(jì)50年代的一項(xiàng)研究中設(shè)計(jì)了第一座現(xiàn)代斜拉橋。自瑞典斯特羅姆斯特羅姆山特橋以來，斜拉橋以其良好的通行能力和良好的忍受性能迅速發(fā)展。香港昂洲橋和蘇通橋分別以1118m和1088m的主跨實(shí)現(xiàn)了斜拉橋橫跨1000米的突破。俄羅斯的主跨1044m的海參崴-薩卡島大橋也于2012年7月完成。當(dāng)前,世界橋梁工程正進(jìn)入跨海聯(lián)島工程建設(shè)的新時(shí)期,斜拉橋的跨徑仍在繼續(xù)增大。世界上主要是在亞洲,還有多座大跨度斜拉橋正在規(guī)劃中,其中不乏有主跨超過1000m的超大跨度斜拉橋,如韓國計(jì)劃在東南部的馬山市和Geoje島的連島工程中采用主跨1200m的斜拉橋方案、日本本四聯(lián)絡(luò)線的主跨1400m的斜拉橋方案等。由于斜拉橋在剛度、抗風(fēng)性能、斜拉索可更換、施工簡便、無錨碇等方面的優(yōu)越性,在近年來的國際跨海大橋方案競賽中,斜拉橋方案都優(yōu)于懸索橋而被采用,斜拉橋已成為當(dāng)代大跨度橋梁的主流橋型。斜拉橋極限跨度的研究也表明:1200m以下是比較合適的區(qū)域,1200~1500m斜拉橋仍具有競爭力[2，3]。隨著斜拉橋跨徑的持續(xù)增大,結(jié)構(gòu)更加輕柔,結(jié)構(gòu)的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度隨之降低,風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題已成為影響和控制其設(shè)計(jì)的主要因素。結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)穩(wěn)定性包括靜力風(fēng)荷載和動(dòng)力風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,前者主要指靜風(fēng)扭轉(zhuǎn)發(fā)散或橫向屈曲失穩(wěn),而后者則主要指顫振穩(wěn)定性。迄今為止,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)跨徑在千米及以下的斜拉橋開展了比較系統(tǒng)的抗風(fēng)研究,但對(duì)于超千米以上更大跨徑斜拉橋的抗風(fēng)性能研究則非常少。Nagai等對(duì)1400m主跨的鋼斜拉橋進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析,并進(jìn)行了不同主梁寬度和高度情況的空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性的選型分析[4，5]。Kao等對(duì)采用碳纖維索的1400m主跨斜拉橋進(jìn)行了靜風(fēng)作用下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析,從抗風(fēng)穩(wěn)定性角度探討了碳纖維索在超大跨度斜拉橋中應(yīng)用的可能性。Kien等對(duì)主跨1200~1800m范圍內(nèi)的超大跨度斜拉橋進(jìn)行了風(fēng)作用下的靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性分析,探討了斜拉橋在超千米以上橋梁上應(yīng)用的可能性及其極限跨徑。孫斌開展了1400m主跨的全自錨斜拉橋、部分地錨斜拉橋和協(xié)作體系橋的設(shè)計(jì),并進(jìn)行了恒載和極限靜風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)分析和比較?？梢钥闯?前期研究主要對(duì)超千米跨度斜拉橋進(jìn)行了抗風(fēng)穩(wěn)定性的分析,并從抗風(fēng)性能角度探討斜拉橋在超大跨度橋梁中應(yīng)用的可能性,但對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)主跨超千米以上的超大跨度斜拉橋抗風(fēng)穩(wěn)定性的影響研究則基本沒有涉及,因此不能很好地指導(dǎo)超大跨度斜拉橋的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。為此,本文針對(duì)一主跨1400m的超大跨度斜拉橋設(shè)計(jì)方案,采用大跨度橋梁三維非線性空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性分析方法,對(duì)其抗風(fēng)穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,并與同等主跨的懸索橋進(jìn)行了對(duì)比,從抗風(fēng)性能角度探討了斜拉橋在超千米主跨橋梁中應(yīng)用的合理性。在此基礎(chǔ)上,分別就主梁的高度和寬度、橋塔結(jié)構(gòu)型式、橋塔高跨比、邊主跨比、輔助墩設(shè)置、斜拉索錨固方式等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)超大跨度斜拉橋空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了分析,指出了關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)及其合理取值,以期為超大跨度斜拉橋的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2a形橋塔結(jié)構(gòu)圖1為一主跨1400m的超大跨度斜拉橋設(shè)計(jì)方案,橋跨布置為680m+1400m+680m,邊跨端部設(shè)置間距為100m的3個(gè)輔助墩以提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。A形橋塔高約327m,采用全鋼結(jié)構(gòu),其中橋面以上高度約287m。斜拉索在橋面主梁上的錨固間距為20m,在橋塔上的錨固間距為4m,全橋共設(shè)置4×34對(duì)斜拉索。橋面主梁采用扁平狀流線型鋼箱梁,寬35m,高3.5m。為了確保橋梁的穩(wěn)定性和側(cè)向抗風(fēng)性能,在橋塔兩側(cè)各80m范圍內(nèi)對(duì)橋面主梁進(jìn)行了截面加強(qiáng)。3斜長橋抗風(fēng)穩(wěn)定性的分析與比較3.1結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析本文采用大跨度橋梁三維非線性空氣靜力分析程序,在0°風(fēng)攻角下,對(duì)設(shè)計(jì)方案橋進(jìn)行了非線性空氣靜力分析。分析時(shí),設(shè)計(jì)方案橋簡化為空間桿系結(jié)構(gòu)有限元模型,橋面主梁采用魚骨梁計(jì)算模型,橋面主梁和橋塔采用空間梁單元模擬,斜拉索采用空間桿單元模擬,斜拉索與橋面主梁間采用剛臂單元模擬。橋面主梁考慮靜力三分力的作用,由于設(shè)計(jì)方案橋主梁的高度、寬度和斷面形狀基本與泰州長江大橋的主梁斷面一致,因此主梁的靜力三分力系數(shù)采用了泰州長江大橋節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果;斜拉索和橋塔僅考慮阻力分量的作用,斜拉索的阻力系數(shù)為0.8,橋塔的阻力系數(shù)為2.0。0°風(fēng)攻角下,主梁的豎向、橫向及扭轉(zhuǎn)最大位移隨風(fēng)速增加的變化趨勢如圖2所示。從計(jì)算結(jié)果可知,主梁的最大豎向位移和最大橫向位移均出現(xiàn)在跨中,而最大扭轉(zhuǎn)角則出現(xiàn)在距離跨中200~360m處,并隨著風(fēng)速的增大逐漸向跨中靠攏。從圖2可以看到,當(dāng)風(fēng)速較小時(shí),主梁各方向的位移都比較小,且隨著風(fēng)速的增大呈現(xiàn)線性增長趨勢。當(dāng)風(fēng)速增大到一定程度后,主梁的各方向位移都呈現(xiàn)出明顯的非線性增長趨勢。風(fēng)速較小時(shí),主梁向下?lián)锨冃?并在風(fēng)速約100m/s時(shí)達(dá)到最大值;此后主梁開始上抬,當(dāng)風(fēng)速大于110m/s后,主梁的豎向位移突然急劇增大,表明結(jié)構(gòu)開始喪失穩(wěn)定性。主梁橫向位移和扭轉(zhuǎn)角始終按非線性規(guī)律增長,并在風(fēng)速110m/s左右時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn),此后急劇增大,結(jié)構(gòu)開始喪失穩(wěn)定性。因此,該橋的靜風(fēng)失穩(wěn)形態(tài)主要表現(xiàn)為主梁空間彎扭耦合的失穩(wěn)形態(tài),以主梁豎彎和扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)變形為主,牽連著橫向彎曲變形,靜風(fēng)失穩(wěn)臨界風(fēng)速在110m/s左右。為了從抗風(fēng)性能角度探討斜拉橋在超千米主跨橋梁中的適用性,對(duì)同等主跨的懸索橋——江陰長江大橋(主跨1385m)進(jìn)行了空氣靜力穩(wěn)定性分析,橋面主梁的靜力三分力系數(shù)取自該橋節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果,0°風(fēng)攻角下主梁的最大豎向、橫向和扭轉(zhuǎn)位移隨風(fēng)速增加的變化趨勢及與斜拉橋的比較如圖3所示。從圖3可以看到,當(dāng)風(fēng)速較小時(shí),斜拉橋和懸索橋的各方向的位移值都比較接近;當(dāng)風(fēng)速達(dá)到90m/s,懸索橋的豎向、橫向和扭轉(zhuǎn)位移都突然急劇增大,結(jié)構(gòu)開始進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài),此后兩者間的位移差值非常大。與斜拉橋相似,懸索橋的靜風(fēng)失穩(wěn)形態(tài)也表現(xiàn)為以主梁豎彎和扭轉(zhuǎn)變形為主的空間彎扭耦合失穩(wěn)形態(tài),同時(shí)牽連著橫向彎曲變形。懸索橋的靜風(fēng)失穩(wěn)臨界風(fēng)速在90m/s左右,而同等主跨的斜拉橋的失穩(wěn)臨界風(fēng)速則在110m/s左右,可見在同等主跨情況下,斜拉橋的空氣靜力穩(wěn)定性比懸索橋更好。從靜風(fēng)性能角度而言,主跨超千米的橋梁適宜采用斜拉橋結(jié)構(gòu)體系。3.2結(jié)構(gòu)剛度對(duì)比本文采用三維非線性空氣動(dòng)力穩(wěn)定性分析方法,在0°和±3°風(fēng)攻角下對(duì)斜拉橋設(shè)計(jì)方案和江陰長江大橋進(jìn)行了空氣動(dòng)力穩(wěn)定性分析,兩者的空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速的比較如表1所示。分析時(shí),橋面主梁的氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)分別取用泰州長江大橋和江陰長江大橋的節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果,并考慮了結(jié)構(gòu)前30階振型的參與,結(jié)構(gòu)的阻尼比為0.5%。可以看出,與同等主跨的懸索橋相比,斜拉橋的空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速有很大幅度的提高,增加幅度接近1倍。究其原因,這兩座橋都呈現(xiàn)一階正對(duì)稱豎彎和扭轉(zhuǎn)耦合的空氣動(dòng)力失穩(wěn)形態(tài),如表2所示,與同等主跨的懸索橋相比,斜拉橋具有更高的豎彎、側(cè)彎和扭轉(zhuǎn)自振頻率,尤其是扭轉(zhuǎn)頻率提升非常顯著,這也說明了在同等主跨情況下斜拉橋比懸索橋具有更大的結(jié)構(gòu)剛度。因此,在超千米主跨情況下,斜拉橋也具有很好的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性,在抗風(fēng)穩(wěn)定性方面具有明顯的優(yōu)勢。4結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)參數(shù)為全面地了解超大跨度斜拉橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性,分別從主梁的高度和寬度、橋塔結(jié)構(gòu)型式、橋塔高跨比、邊主跨比、邊跨輔助墩以及斜拉索的錨固體系等斜拉橋主要設(shè)計(jì)參數(shù)著手,對(duì)超大跨度斜拉橋的空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了分析,并指出了關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)及其合理取值。4.1風(fēng)速、扭轉(zhuǎn)位移主梁的高度是影響斜拉橋主梁剛度的一個(gè)重要參數(shù)。在設(shè)計(jì)方案橋基礎(chǔ)上,將主梁高度調(diào)整為3m和4m,設(shè)計(jì)了兩座對(duì)比方案橋,并進(jìn)行了空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性分析,得到了不同主梁高度情況下主梁的豎向、橫向以及扭轉(zhuǎn)位移最大值隨風(fēng)速增加的變化情況。主梁高度對(duì)斜拉橋空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速的影響如表3所示。從圖4可以看到,不同梁高情況下主梁的各向位移隨風(fēng)速增加的變化曲線基本重合,說明主梁高度對(duì)該橋的空氣靜力穩(wěn)定性影響不大。但在相同風(fēng)速條件下,梁高的增大可以減小主梁的豎向和扭轉(zhuǎn)位移,并略微增大斜拉橋的靜風(fēng)失穩(wěn)臨界風(fēng)速。如表3所示,隨著梁高的增加,各風(fēng)攻角下的結(jié)構(gòu)空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速都有所提高,說明增加梁高有利于提高超大跨度斜拉橋的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性,但幅度也比較有限?？傮w而言,增大梁高可以增強(qiáng)斜拉橋的結(jié)構(gòu)剛度,并起到增強(qiáng)斜拉橋抗風(fēng)穩(wěn)定性的作用,只是效果比較有限。4.2主梁寬度對(duì)斜拉橋空氣動(dòng)力穩(wěn)定性的影響橋梁主梁寬度是斜拉橋設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù),主要根據(jù)設(shè)計(jì)交通流量確定,但橋面主梁寬度對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能存在著影響。為探討主梁寬度對(duì)超大跨度斜拉橋抗風(fēng)穩(wěn)定性的影響,在設(shè)計(jì)方案橋的基礎(chǔ)上,將主梁寬度調(diào)整為28m和32m設(shè)計(jì)了兩座對(duì)比方案橋,并進(jìn)行了空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性分析,得出了如表4和圖5所示的主梁寬度對(duì)斜拉橋空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性的影響。從圖5可以看到,梁寬的變化對(duì)結(jié)構(gòu)豎向位移影響比較小,但對(duì)扭轉(zhuǎn)尤其是橫向位移影響卻非常顯著。在相同風(fēng)速條件下,隨著梁寬的增加,結(jié)構(gòu)的各向位移都在減小,特別是橫向和扭轉(zhuǎn)位移,斜拉橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性因而增強(qiáng)。這是由于主梁的豎向剛度與梁寬成正比,而橫向剛度則與梁寬的三次方成正比,扭轉(zhuǎn)剛度基本與梁寬的平方成正比,隨著梁寬的增加,主梁各方向的結(jié)構(gòu)剛度尤其是橫向和扭轉(zhuǎn)剛度明顯增大,促使結(jié)構(gòu)靜風(fēng)穩(wěn)定性提高。因此,增加梁寬有利于提高斜拉橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性。與此相反,如表4所示,斜拉橋的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性卻隨著主梁寬度的增加逐步降低?？紤]到一般情況下結(jié)構(gòu)的空氣動(dòng)力失穩(wěn)先于靜風(fēng)失穩(wěn)發(fā)生,因此在滿足交通需要的前提下,斜拉橋采用較窄的主梁是比較適宜的。4.3不同橋塔結(jié)構(gòu)下主梁靜力穩(wěn)定性分析橋塔結(jié)構(gòu)型式主要指橫橋向的結(jié)構(gòu)布置型式,它對(duì)斜拉橋的橫向和扭轉(zhuǎn)剛度有著重要的影響。為了揭示不同橋塔結(jié)構(gòu)型式對(duì)超大跨度斜拉橋抗風(fēng)穩(wěn)定性的影響,在設(shè)計(jì)方案橋基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了橋塔橫橋向倒Y型的方案橋,并進(jìn)行了空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性分析,得到了不同橋塔結(jié)構(gòu)型式下主梁的最大豎向、橫向和扭轉(zhuǎn)位移隨風(fēng)速增加的變化情況,結(jié)果見圖6。橋塔結(jié)構(gòu)型式對(duì)斜拉橋空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速的影響如表5所示。與設(shè)計(jì)方案橋的A型橋塔相比,斜拉橋采用倒Y型橋塔后,結(jié)構(gòu)的豎向和扭轉(zhuǎn)位移都有所減小,橫向位移則基本一致,斜拉橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性因而增強(qiáng)。同樣,從表5可以看到,斜拉橋采用橫橋向倒Y型橋塔后空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速也有所提高。因此,從抗風(fēng)穩(wěn)定性而言,斜拉橋采用橫橋向倒Y型橋塔更為有利。4.4橋塔高跨比對(duì)斜拉橋空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速的影響橋塔高度一般是從橋面以上算起,它與斜拉橋的主跨跨徑、斜拉索的索面型式、斜拉索索距和傾角有關(guān),對(duì)橋梁的整體剛度和經(jīng)濟(jì)性等有直接的影響。三跨斜拉橋的橋塔高跨比一般在1/4~1/7,但多數(shù)接近于1/5。為了揭示橋塔高跨比對(duì)超大跨度斜拉橋抗風(fēng)穩(wěn)定性的影響,在其余設(shè)計(jì)參數(shù)不變的情況下,對(duì)橋塔高跨比分別為1/6、1/5、1/4的三種情況進(jìn)行了空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性分析,得到了不同橋塔高跨比下主梁的最大豎向、橫向和扭轉(zhuǎn)位移隨風(fēng)速增加的變化情況。橋塔高跨比對(duì)斜拉橋空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速的影響如表6所示。從圖7可以看出,橋塔高度對(duì)結(jié)構(gòu)的豎向和扭轉(zhuǎn)位移影響非常顯著,但對(duì)橫向位移影響很小。在相同風(fēng)速條件下,結(jié)構(gòu)的豎向和扭轉(zhuǎn)位移隨著橋塔高跨比的增大而明顯減小,位移的突變點(diǎn)延后,說明結(jié)構(gòu)的靜風(fēng)穩(wěn)定性得到明顯的增強(qiáng)。另一方面,隨著橋塔高跨比的增加,斜拉橋空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速也有較大幅度提高。因此,增加斜拉橋的橋塔高度,可以明顯改善結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)穩(wěn)定性。4.5空氣靜力及動(dòng)力穩(wěn)定性邊跨和主跨的跨徑比是影響斜拉橋全橋剛度的一個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù),大跨度斜拉橋?yàn)榱藴p少主跨跨中撓度并提高全橋的豎向剛度通常采用較小的邊主跨比,其比值一般在0.25~0.5。為了揭示邊主跨比對(duì)超大跨度斜拉橋抗風(fēng)穩(wěn)定性的影響,在相同主跨情況下,分別對(duì)邊跨為408m、544m、680m(邊主跨比分別為0.29、0.39和0.49)三種情況進(jìn)行了空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性分析。計(jì)算結(jié)果顯示,不同邊主跨比情況的結(jié)構(gòu)各向位移隨風(fēng)速增加的變化曲線基本重合,說明了邊主跨比基本不影響斜拉橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性。但仔細(xì)對(duì)比可知,在相同風(fēng)速條件下,隨著邊主跨比的減小,結(jié)構(gòu)的豎向和扭轉(zhuǎn)尤其是橫向位移都隨之減小,也說明了較小的邊主跨比可以提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和靜風(fēng)性能。另外,隨著邊主跨比的減小,斜拉橋的豎彎、側(cè)彎和扭轉(zhuǎn)頻率都有所增加,結(jié)構(gòu)的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性因而得到增強(qiáng),只是提高幅度比較有限。總體而言,邊主跨比對(duì)斜拉橋的空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性影響不明顯,但采用短邊跨對(duì)斜拉橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性更有利。4.6輔助墩設(shè)置原則斜拉橋?yàn)榱烁纳七吙绲氖芰?、提高結(jié)構(gòu)的整體剛度和施工安全性通常會(huì)在邊跨設(shè)置輔助墩。為了揭示邊跨輔助墩設(shè)置對(duì)超大跨度斜拉橋空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性的影響,以下分別對(duì)輔助墩設(shè)置的數(shù)量和位置兩種情況進(jìn)行了分析。4.6.1位移影響不明顯為了揭示邊跨輔助墩設(shè)置數(shù)量對(duì)超大跨度斜拉橋抗風(fēng)穩(wěn)定性的影響,在設(shè)計(jì)方案橋的基礎(chǔ)上,逐步減少邊跨輔助墩的數(shù)量,分別對(duì)輔助墩個(gè)數(shù)為0個(gè)、1個(gè)和2個(gè)三種情況進(jìn)行了空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性分析。計(jì)算結(jié)果表明,輔助墩設(shè)置對(duì)豎向位移影響比較大,但對(duì)橫向和扭轉(zhuǎn)位移影響不明顯。與不設(shè)輔助墩情況相比,設(shè)置輔助墩后,靜風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)的豎向位移顯著減小,豎向位移的突變點(diǎn)延后,說明斜拉橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性得到進(jìn)一步增強(qiáng)。究其原因,與輔助墩設(shè)置的目的是不謀而合的。輔助墩設(shè)置后,結(jié)構(gòu)的整體豎向剛度得到了有效的提高,靜風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性因此增強(qiáng)。但是隨著輔助墩設(shè)置數(shù)量的增加,其起到的增強(qiáng)靜風(fēng)穩(wěn)定性的效果大大降低,邊跨只設(shè)置1個(gè)輔助墩和設(shè)置2個(gè)或3個(gè)輔助墩所起的作用基本一致。另外,斜拉橋的空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速并非隨著輔助墩設(shè)置個(gè)數(shù)的增加而單調(diào)變化,而是存在著一個(gè)最優(yōu)方案。邊跨只設(shè)置1個(gè)輔助墩時(shí),各風(fēng)攻角下的空氣動(dòng)力失穩(wěn)臨界風(fēng)速都比其他工況要高,結(jié)構(gòu)的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性最好。因此,邊跨設(shè)置輔助墩有利于提高斜拉橋的空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性,但提升效果比較有限,所以輔助墩的設(shè)置數(shù)量還是要結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和施工安全性等其他因素綜合確定。4.6.2輔助墩設(shè)置位置如上所述,從抗風(fēng)穩(wěn)定性角度而言,斜拉橋邊跨只設(shè)置1個(gè)輔助墩是比較適宜的。為了揭示邊跨單個(gè)輔助墩設(shè)置位置對(duì)斜拉橋空氣靜力和動(dòng)力穩(wěn)定性的影響,分別進(jìn)行了輔助墩設(shè)置在距離邊跨錨固墩為100m、200m和300m三種情況的分析。計(jì)算結(jié)果顯示輔助墩設(shè)置位置對(duì)豎向和扭轉(zhuǎn)位移有較大影響,但對(duì)橫向位移則基本沒有影響。隨著離開邊跨錨固墩距離的增大,結(jié)構(gòu)的豎向和扭轉(zhuǎn)位移會(huì)逐漸減小,靜風(fēng)穩(wěn)定性逐步得到增強(qiáng),但輔助墩的設(shè)置位置并不是距離錨固墩越遠(yuǎn)越好,而是存在一個(gè)最優(yōu)的位置。當(dāng)輔助墩設(shè)置在距離邊跨錨固墩200m處時(shí),靠近邊跨1/3處,結(jié)構(gòu)的各向位移最小,相應(yīng)地其靜風(fēng)穩(wěn)定性最好。因此,合理確定輔助墩設(shè)置位置可以在一定程度上提高斜拉橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性,但其最優(yōu)位置需要通過分析來確定。另外,在0°和-3°風(fēng)攻角下,當(dāng)輔助墩設(shè)置在距離邊跨錨固墩300m處時(shí),結(jié)構(gòu)的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性最好,該位置接近于邊跨的跨中。綜上所述,從抗風(fēng)穩(wěn)定性角度考慮,適宜將單個(gè)輔助墩設(shè)置在邊跨跨中附近以獲得較好的結(jié)構(gòu)抗風(fēng)穩(wěn)定性