科研项目
黄河壶口大桥稳定性与抗风研究
来源:    日期:2017/11/28 15:24:13    点击:

【项目简介】

山西省地形较为复杂,地形地貌的多元性和复杂性决定了桥梁建设的独特性,高墩、大跨度桥梁所占比重较大。同时地形地貌的多元性和复杂性也造成地面气流受地形影响较大,桥梁(尤其是大跨度桥梁)稳定性与抗风设计必然成为决定桥梁安全性的重要因素。

该项目以黄河壶口大桥为研究对象,结合设计方案和施工过程,建立了有限元分析模型,确定了荷载参数和荷载工况,进行了现场风效应数据采集,开展了风洞试验模拟,完成了大跨高墩桥梁稳定性分析与设计方法研究、黄河壶口大桥风洞试验研究和大跨高墩桥梁非线性静风响应、结构风振性能研究,并编制了《大跨高墩桥梁稳定性设计指南》。研究主要内容有:(1)有初始缺陷的高墩桥梁稳定性影响因素研究;(2)不同设计参数对高墩桥梁稳定性的影响;(3)几何非线性、材料非线性对高墩桥梁稳定性的影响研究;(4)高墩桥梁稳定系数、临界荷载的简化计算方法;(5)大跨高墩桥梁失稳形态及机理的研究;(6)脉动风场数值模拟方法;(7)大跨高墩桥梁动力模型相似性研究;(8)山区风环境数值模拟研究;(9)抖振响应时域分析研究;(10)大跨高墩桥梁风致作用静、动稳定性研究;(11)高墩连续刚构桥梁结构体系及其抗风性能。本项目于2017年3月由山西省科学技术厅组织专家鉴定,研究成果具有很强的实用性、突出的创新性,具有较广的应用前景。

【技术创新】

    1提出了高墩桥梁全过程稳定性分析方法;

2提出了高墩桥梁临界荷载简化计算方法;

3揭示了大跨高墩的横向联结系布置及刚度变化对连续刚构桥梁结构稳定性、抗风性能的影响机理;

4揭示了约束混凝土本构关系对高墩稳定性的影响规律。

【推广应用】

山西省地形地貌的多元性和地质结构的复杂性决定了山西省桥梁建设的独特性,高墩、大跨度桥梁所占比重较大。山西山多沟深,地势起伏不平,地面气流受地形影响较大,大跨度桥梁的稳定性与抗风性能是大跨度高墩桥梁需要重点关注的方面。

本项目立足于山西省实际需要,重点解决高度桥梁的稳定性与抗风设计两大问题,项目研究成果可在全国尤其是西部、沿海地区进行推广。大跨度桥梁的造价成本高,且在经济发展中占有重要地位,破坏损失大,该项目的研究成果将为桥梁的安全提供技术保障,可取得良好的经济与社会效益。