标准规范下载简介和部分内容预览：
大跨度钢管混凝土拱桥的时域斗振分析随着科学技术的不断进步桥梁的跨径正朝大跨度方向发展。桥梁跨径的增大函需解决桥梁的抗风问 题，而其中的关键是解决抖振问题。抖振是一种限幅振动，它虽不象颤振那样使整体结构破坏，但可使桥梁 不能正常运营在抖振响应过大的情况下还会使结构的某些部件发生疲劳破坏。 以前对抖振的研究仅限于频域内进行后来，由于桥梁的跨径以及桥型的不断发展非线性的影响变得 不可忽略而频域方法又不能解决非线性计算因此时域抖振分析方法就显示出其优越性。 时域抖振分析方法的前提是要有风速时程因此，在进行抖振分析之前要模拟桥址处的自然风场。在 时域分析时模拟自然风场的一般方法是用平稳随机过程进行的这样处理所做的简化太多。本文中提出一 种不用做复杂简化的模拟方法，即利用实际风速记录和非平稳随机过程理论模拟自然风的方法并用此模拟 结果对某钢管拱桥进行时域抖振分析。
cjj 75-97：城市道路绿化规划与设计规范（无水印 带书签）（t)为时间段To内的实际观测记录考虑记录在t=0时开始在t=T时结束在 ）为X（t的富氏变换有如下式1~3]
X(t）= 1 X w exp icot de
过使用相角（），X（和X（t）可写
用样本函数Xk?t的形式写为
X )exp[ t + ）+ 2元
式中：k（）为随机过程在时的一个样本函数。 观察上面几个等式Xt的相角可表为
选择下面的形式表达）
式中：Φ为随机变量sgn为符号函数。 其样本函数（给出如下
(k(∞）=∞)+(k∞) )=Φsgr(∞）
∞）=Φsgr(∞)
式中：k（）为Φ的一个样本值。 事实上，Xk（t）是一个实函数要求k（）是奇函数于是利用了符号函数sgn（∞）模拟过程X（ 的富氏变换以下面的形式作为式5a的逆富氏变换给出
将式（5a改写成如下形式
)为单侧均方谱密度;k=k△和n△=n为上截断频率(在S（)之外的 是的奇函数）已被（7）式定义可重写（5a）式如下
X(t)=|X∞ cost +)+da
Xd t)= [|X( ）|cos{ot + Sd ∞ ）d (t)=1Xdw)sinot + sd∞)+ b
是观测记录Xt的希尔伯特变换。 式12给出的过程X（t称为第一种基于数据的非平稳随机过程”。这种过程很明显是单变量和· 的。
本算例中的原记录是北京大气物理研究所在某观测站上的一段实际观测记录。原 起点t=0终点T=200s即X（t）的t取值区间为[0200]该记录的平均风速米
雄等：大跨度钢管混凝土拱桥时域抖振分
为了更好地利用上述理论并满足其适用条件在进行风速模拟之前对原记录做了一简单的处理。风 以认为是由平均风和在平均风基础上的脉动风合成的而平均风是不变的部分对某一具体记录而言）变 的只是脉动风那么在风速模拟的时候暂不考虑平均风而仅模拟脉动风部分即将原记录减去平均风 部分）图1就是没有考虑平均风的脉动风速。图2是模拟产生的脉动风速样本之一。
图1 原记录的脉动风
桥梁结构的抖振力一般用3分力表示抖振力的3分力表示为 阻力
冬2 模拟产生的脉动风速样本
D =(oU²)CDA L =(QU)CuB M =(oU2)CMB2
式中（1/2）U为气流的动压;A为主梁单位长度的侧向投影高度；B为主梁单位长度的桥宽（桥梁顺风向 的水平投影长度）：CD，C和CM分别是各空气力分量的阻力、升力、扭转力矩静力系数由风洞试验获得。 在处理抖振力时将脉动风速与时间和高度有关的量分开处理。脉动风随时间变化的部分是个动态量 在计算时作为一个独立部分处理；另一部分仅随高度变化对于某一具体节点而言也可视为常量，与其它常 量和系数作为另一个部分最后将二者相乘作为3分力加在结构上。 在3分力表达式中，U表示风速。对于抖振问题，研究的是脉动风，因此，U是随时间变化的量。又由 于桥梁结构的每个节点处于不同的高度那么，U还随高度变化。关于风速沿桥梁高度的变化本文中按指 数规律处理。 风剖面的表达式如下
式中：Z为所研究节点距基准点（通航水位的高度；Uit)为10m高处的风速；为地表粗糙度本文按I 类地表粗糙度取α=0.12。 由于本文中的模拟风场的方法独特没有按普通方法考虑气动导纳问题。在具体计算时参考文献4] 的办法确定气动导纳系数。原记录的平均风速与桥址处的平均风速不一致，但模拟风速时并未考虑平均风 速在内故样本的平均风速可按桥址处的实际平均风速取之。
本文中作时域抖振分析的大跨度钢管混凝土拱桥算例系三拱桥式，中拱拱肋采用钢管混凝土，跨度 344.0m（为目前世界同类第一），净矢高为74.075m边拱采用C35普通钢筋混凝土材料跨度为71.96m 拱趾处与钢筋混凝土支座固接。桥面计算宽度为35.95m。中拱与桥面横梁的连接办法是：拱高出桥面部 分采用高强钢铰线连接拱低于桥面部分采用钢管混凝土立柱连接。边拱与桥面连接均采用钢筋混凝土立 柱。桥面横梁与横梁之间均由桥面板连接并在桥面板上浇注混凝土铺装层，使桥面连成一体。
计算中对于钢管混凝土采用换算截面法考虑截面的几何特性采用有限元法对该桥作空间线性抖振 析计算模型见图3
以下给出的抖振分析结果系按平均风以及脉动风所得响应叠加得出抖振响应输出结果的时间长度为 200s其中抖振内力的剪力和扭矩较小在本文中未列出。 （1）抖振位移 在上风侧跨中桥面节点侧向位移时程中，其最大抖振位移为21.93cm在上风侧主拱拱顶节点侧向位 移时程中其最大抖振位移为43.86cm，也是全桥最大侧向抖振位移。 （2）最大抖振内力时程 图4和图5列出了最大的抖振内力时程。
1793.某县中咀水电站工程第ⅴ标施工期水流控制图4 下风侧拱趾上弦杆轴力时程
图5 下风侧拱趾下弦杆弯矩时程
雄等：大跨度钢管混凝土拱桥时域抖振分
大桥的抖振内力共有6个分量，由于两个方向的剪力和扭矩较小，文中没有加以讨论，仅考虑轴力和 个方向的较大弯矩。由计算可知最大抖振轴力发生在下风侧主拱拱趾处的上弦杆，其值为17570kN 大抖振弯矩发生在下风侧主拱拱趾处的下弦杆其值为18980kNm。表1列出了部分计算结果与该桥由 风洞试验相应部分的结果并计算动力放大系数。
表1风洞试验结果与抖振计算结果
（1）平均风响应系风洞试验值抖振响应系本文中计算值； （2）最大位移值发生在主拱拱顶最大轴力值发生在下风侧拱趾上弦杆最大弯矩发生在下风侧拱趾下 弦杆。 由表1可知该桥的动力放大系数不足1.5，说明其动力响应不太明显，与斜拉桥和悬索桥相比其刚度 较大抗风能力较强抖振对该桥的影响较小
抖振始终是桥梁不可避免的一种随机振动对大跨度桥梁抖振计算方法的研究也是解决其抗风问题的 关键。 本文中从风的本性出发利用非平稳随机过程模拟理论通过少量的实际风速记录，产生大量的随机脉 动风样本并将该样本用于桥梁抖振计算。这种抖振分析方法目前还不完善，比如实际风速记录的选取记 录选择多长时间要选择几条实际记录才有代表性以及平均风对脉动风的影响等都有待进一步深入研究和 探讨。 经过实例计算分析并与风洞试验比较本文中提出的计算桥梁抖振的方法是可行的
(津)12j2 地下工程防水[1 ] Ishikawa H , Mitsuma H , Shinozuka M. Digital simulation of nonstationary random processes and its applications[ J ]. Masanobu The Kagawa University Economic Review , 1979 ; 52 : 3~ 4. 2] Shinozuka M , Sato Y. Simulation of nonstationary random processed J]. ASCE ,1967 ; 93(EM1 ):11~40. [3］陈英俊罗雄刘振生等.关于我国桥梁设计规范中风荷载规定的若干问题A]第四届（1994年全国风工程及工业空气 动力学学术会议论文集C].1994：143～148. [4]陈英俊于希哲.风荷载计算M1.北京：中国铁道出版社1998：186～244.