[发明专利]一种改善抗风性能的分离式桥梁结构及其改善方法

说明书

本发明公开了一种改善抗风性能的分离式桥梁结构及其改善方法，包括能根据风攻角等风环境的变化而实现的可变高度水平稳定板和可变开槽宽度，该系统装置由风环境检测处理器检测或预测风环境信号，信号传递至其内部的中央处理器，由中央处理器内嵌的换算程序换算出不同风攻角等风环境下最有利的水平稳定板高度和开槽宽度，将结果信号传递至液压数控伸缩杆，伸缩杆伸长或缩短相应的长度来控制水平稳定板和滑动导梁装置。与现有技术相比，本发明的分离式桥梁能根据不同风环境的变化改变水平稳定板的高度和开槽宽度，提高不同风环境下桥梁的抗风性能和通行能力，减小桥梁风致振动的振幅，提高大风天气下车辆在桥梁上行驶的舒适性。

技术领域

本发明涉及一种改善抗风性能的分离式桥梁结构及其改善方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

随着现代高强材料和施工技术的发展，桥梁结构正朝着大跨、轻柔的方向发展，桥梁的长细化使其刚度和阻尼不断下降，其抗风敏感性不断增加，桥梁一旦遭受大风影响，将阻断其交通运行，造成一定的经济损失，甚至造成桥梁结构的破坏，危及生命。在大量试验的基础上，人们总结出一些有效措施来改善截面的气动性能，如增设风嘴、水平稳定板、导流板、中央稳定板以改善气流绕流的流态、在主梁的中央分隔带处开槽、增加栏杆的透风率、采用透空的桁架型式桥面主梁等气动措施。

水平稳定板是一种设置于主梁附近，对来流风起引导作用的板形结构。水平稳定板的设置可以一定程度上改变来流风的流动路径，使气流以我们想要的方式流经主梁断面。主梁开槽的目的是利用开槽使得上下气流可以相互流通，从而优化主梁的颤振稳定性能。

虽然设置水平稳定板和对主梁开槽能在一定程度上能提高桥梁的抗风性能，但研究表明，水平稳定板离主梁桥面板高度的不同将引起不同的桥梁风动效应，设置水平稳定板在一定程度上会降低主梁的静风稳定性能，而设置上稳定板对主梁的颤振稳定性能则有所提高。

研究表明，主梁开槽不能有效提高主梁的静风稳定性能，过大的开槽宽度有可能导致静风稳定性变差，尤其是主梁的扭转稳定性能，而在一定开槽宽度范围内，随着开槽宽度的增大，可以一定程度上提高主梁的颤振稳定性能。

综上可知，设置固定高度的水平稳定板和固定的开槽宽度，不能兼顾桥梁的静风稳定性和颤振稳定性。而在某些初始风攻角下，静风失稳临界风速有可能低于颤振临界风速，而不是人们普遍认为的大跨径桥梁的颤振临界风速一般都低于静力失稳风速的那样，所以，在某些风攻角下，一定高度的水平稳定板和一定的开槽宽度虽然保证了桥梁的颤振稳定性，但可能提前导致桥梁的静风稳定性问题。

若能根据不同的风攻角等风环境的变化而实现可变高度的水平稳定板和可变的开槽宽度，则可以保证分离式桥梁在不同风攻角等风环境下的静风稳定性和颤振稳定性。本发明采用的系统装置通过风环境检测处理器测定和预测的风攻角、风速等风环境，由其内部的中央处理器将信号传递给内嵌的换算程序，换算程序经换算得到最有利于当下风环境的水平稳定板高度和开槽宽度，中央处理器再将结果信号传递给液压数控伸缩杆，伸缩杆伸长或缩短一定的长度来控制水平稳定板和滑动导梁装置，以实现最有利的水平稳定板高度和开槽宽度，安装在水平稳定板和导梁上的位移传感器实时测定其位移，并将信号传递给中央处理器，形成信号回路，保证装置稳定的运作状态。本发明的系统装置保证了分离式桥梁在不同风环境下的静风稳定性和颤振稳定性，提高了分离式桥梁的通行能力，提升了大风天气下车辆在桥梁上行驶的舒适性，实现了分离式桥梁和整体式桥梁之间的灵活变换。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种具有改善抗风性能的分离式桥梁，可以根据实时测定的不同风环境而实现的可变高度水平稳定板和可变开槽宽度，以保证不同风攻角等风环境下分离桥梁的静风稳定性和颤振稳定性，提高桥梁的抗风性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种改善抗风性能的分离式桥梁结构，包括沿桥梁顺桥向方向设置一对半桥体，两个半桥体拼接为一段分离式桥梁，两个半桥体之间具有开槽间隙；