昌都市云南坝跨昂曲河明珠桥工程的抗风性能研究、人致振动分析和抗震验算服务

(一)、项目概况
1、云南坝明珠桥主体结构均采用钢结构形式，全长约215m，全宽6.5m，桥面净宽6m，建筑面积约2030㎡，该桥桥面设置3处景观球面网壳造型寓意明珠，结构方案独特。球面网壳结构的引入使得桥梁不仅赋予了桥梁独特的外观和美感，同时增加了桥梁结构的复杂性，其抗风、抗震问题必须予以关注，为保证云南坝明珠桥在施工和运营期间的抗风性能和抗震性能，有必要对该桥进行风洞试验研究、人致振动分析和抗震验算。受委方根据委托方所提供的桥梁设计图和设计参数，按照要求进行大桥推荐方案的抗风性能研究、人致振动分析和抗震验算（含相应有关分析研究，提供抗风性能研究报告、人致振动分析及抗震性能验算报告），对云南坝明珠桥抗风性能、人致振动和抗震性能进行评价。
2、主要设计标准：根据本项目的调整规模报告研究成果，结合项目使用功能、立交分布、通行能力分析和服务水平评价结果，本项目工程拟采用交通部颁发《公路工程技术标准》（JTG－2003）规定值。
主要技术指标表
序号 指标名称 单位 规范值 采用值
1 人群荷载 kN/m2 __ 4.0
2 栏杆设计荷载水平力 kN/m 2.5 2.5
3 栏杆设计荷载竖向力 kN/m 1.2 1.2
4 桥面净宽 m __ 6.0
5 桥面横坡 % __ 1.0
6 桥下净高 m ≥5.0 8.0
7 通航等级 __ 不通航
8 地震设防烈度 ° __ 8
9 结构设计基准期 年 100 100
10 设计使用年限 年 100 100

(二)、工作范围
1、技术要求：执行国家和交通运输部颁布的现行的公路工程技术标准、规程、规范和指标定额。
2、研究内容：
（1）基本风速和桥位风特性参数的确定
本项研究将根据气象部门的数据和类比当地其他桥梁的设计基本风速值等资料进行综合分析。拟采取的方法与技术路线如图所示。
①桥位处设计基本风速V10；
②抗风试验与分析用的风特性参数。

图1 桥位处设计基本风速V10风统计分析
（2）桥梁有限元建模和动力特性分析
动力特性分析采用离散结构的有限元方法。根据该大桥的结构特点，在保证其质量和刚度与实际结构一致的前提下进行了一定的简化。在此基础上，采用大型通用有限元软件ANSYS的模态分析模块进行动力特性分析。
①固有自振频率及各阶振型；
②各阶振型对应的等效质量及其等效质量惯性矩。

图2 动力特性计算的技术路线
（3）全桥气动弹性模型风洞试验
①考虑和不考虑球体的全桥成桥状态的涡振响应试验。

图 3 全桥成桥状态气型风洞试验
（4）人行桥的人致振动分析
计算人致振动所产生的竖向及横向的位移和加速度响应。
①基于EN03-8指南的人致振动分析；
②基于有限元理论的人致振动分析；
③人行桥振动舒适度评价。

图4 人致振动分析
（5）人行桥的地震响应分析
在地震动作用下，采用数值分析的方法，计算桥梁的内力和位移的时程响应。
①采用反应谱法、线形和非线性的时程分析方法，进行纵桥向和横桥向的地震响应分析；
②计算桥梁在相应概率下主要的地震内力反应和节点位移反应。
（6）人行桥的抗震性能验算
根据桥梁地震响应的计算结果，对各个构件的抗震性能进行验算。
①根据计算得到的桥梁的各个关键构件的最大地震响应，对其震性能做出合理的评价；
②对桥梁抗震的薄弱环节提出结构优化建议，并进一步提出可行的抗震措施，确保桥梁的抗震安全。
3.项目建设审批过程中涉及的国家规定的各项专题报告（如环境影响评价报告，水土保持方案研究报告、建设用地预审、用地规划等）由甲方另行委托，但乙方在专项报告编制过程中负责相关配合工作。
4.成果要求
研究成果包括研究报告（中文版10份，电子版文件1份（可编辑文本格式及pdf格式各一份））、发表学术论文（中文核心期刊及以上）不少于2篇、申请发明专利不少于2项。

(一)、项目概况
1、云南坝明珠桥主体结构均采用钢结构形式，全长约215m，全宽6.5m，桥面净宽6m，建筑面积约2030㎡，该桥桥面设置3处景观球面网壳造型寓意明珠，结构方案独特。球面网壳结构的引入使得桥梁不仅赋予了桥梁独特的外观和美感，同时增加了桥梁结构的复杂性，其抗风、抗震问题必须予以关注，为保证云南坝明珠桥在施工和运营期间的抗风性能和抗震性能，有必要对该桥进行风洞试验研究、人致振动分析和抗震验算。受委方根据委托方所提供的桥梁设计图和设计参数，按照要求进行大桥推荐方案的抗风性能研究、人致振动分析和抗震验算（含相应有关分析研究，提供抗风性能研究报告、人致振动分析及抗震性能验算报告），对云南坝明珠桥抗风性能、人致振动和抗震性能进行评价。
2、主要设计标准：根据本项目的调整规模报告研究成果，结合项目使用功能、立交分布、通行能力分析和服务水平评价结果，本项目工程拟采用交通部颁发《公路工程技术标准》（JTG－2003）规定值。
主要技术指标表
序号 指标名称 单位 规范值 采用值
1 人群荷载 kN/m2 __ 4.0
2 栏杆设计荷载水平力 kN/m 2.5 2.5
3 栏杆设计荷载竖向力 kN/m 1.2 1.2
4 桥面净宽 m __ 6.0
5 桥面横坡 % __ 1.0
6 桥下净高 m ≥5.0 8.0
7 通航等级 __ 不通航
8 地震设防烈度 ° __ 8
9 结构设计基准期 年 100 100
10 设计使用年限 年 100 100

(二)、工作范围
1、技术要求：执行国家和交通运输部颁布的现行的公路工程技术标准、规程、规范和指标定额。
2、研究内容：
（1）基本风速和桥位风特性参数的确定
本项研究将根据气象部门的数据和类比当地其他桥梁的设计基本风速值等资料进行综合分析。拟采取的方法与技术路线如图所示。
①桥位处设计基本风速V10；
②抗风试验与分析用的风特性参数。

图1 桥位处设计基本风速V10风统计分析
（2）桥梁有限元建模和动力特性分析
动力特性分析采用离散结构的有限元方法。根据该大桥的结构特点，在保证其质量和刚度与实际结构一致的前提下进行了一定的简化。在此基础上，采用大型通用有限元软件ANSYS的模态分析模块进行动力特性分析。
①固有自振频率及各阶振型；
②各阶振型对应的等效质量及其等效质量惯性矩。

图2 动力特性计算的技术路线
（3）全桥气动弹性模型风洞试验
①考虑和不考虑球体的全桥成桥状态的涡振响应试验。

图 3 全桥成桥状态气型风洞试验
（4）人行桥的人致振动分析
计算人致振动所产生的竖向及横向的位移和加速度响应。
①基于EN03-8指南的人致振动分析；
②基于有限元理论的人致振动分析；
③人行桥振动舒适度评价。

图4 人致振动分析
（5）人行桥的地震响应分析
在地震动作用下，采用数值分析的方法，计算桥梁的内力和位移的时程响应。
①采用反应谱法、线形和非线性的时程分析方法，进行纵桥向和横桥向的地震响应分析；
②计算桥梁在相应概率下主要的地震内力反应和节点位移反应。
（6）人行桥的抗震性能验算
根据桥梁地震响应的计算结果，对各个构件的抗震性能进行验算。
①根据计算得到的桥梁的各个关键构件的最大地震响应，对其震性能做出合理的评价；
②对桥梁抗震的薄弱环节提出结构优化建议，并进一步提出可行的抗震措施，确保桥梁的抗震安全。
3.项目建设审批过程中涉及的国家规定的各项专题报告（如环境影响评价报告，水土保持方案研究报告、建设用地预审、用地规划等）由甲方另行委托，但乙方在专项报告编制过程中负责相关配合工作。
4.成果要求
研究成果包括研究报告（中文版10份，电子版文件1份（可编辑文本格式及pdf格式各一份））。