长大桥梁工程勘察设计论坛

2基于纵向活动结构耐久性的纵向支承体系设计

基于纵可活动结构耐久性的纵可支承体系设计

2.1对纵向支承体系的要求

2.1对纵向支承体系的要求

如前所述，日常行车条件下加劲梁梁端频繁快速纵移是悬索桥结构本质特征，是悬索桥诸多结构耐久性的控制 因素，为此对纵向支承提出的要求概括为：日常行车条件下接近为固定支座、体系温度变化类似为活动支座、地震 条件下恒定反力支座。经过研究，提出了纵向高性能阻尼器设计参数，采用低阻尼指数、适应大速度的粘滞阻尼器 通过活塞上特殊开孔勘探标准，满足上述要求。

基于增加阻尼比的悬索桥涡激振动控制

2基于纵向活动结构耐久性的纵向支承体系设计

2.2龙潭长江大桥纵向阻尼器支承

V MASI AFORCE MASJ DAMP

2基于纵向活动结构耐久性的纵向支承体系设计

2.2龙潭长江大桥纵向阻尼器支承

7对梁端纵移的遇制效果： 以龙潭长江天桥为例，依据附近公路交通调查，得出日常荷载的随机特征，研究表明高性能阻尼器对日常 亍车条件下加劲梁梁端纵向位移遏制效果明显。

2基于纵向活动结构耐久性的纵向支承体系设计

2.2龙潭长江大桥纵向阻尼器支承

对染端移动速度的遇制效果： 以龙长江大桥为例，高性能阻尼器对日常行车条件下加劲梁梁端移动速度遏制效果明显

梁端纵向移动速度时程响应

2基于纵向活动结构耐久性的纵向支承体系设计

2.2龙潭长江大桥纵向阻尼器支承

V 阻尼装置及连接的受力及耐久性： 尼器用于遏制日常行车加劲梁梁端移动，本身受反复交变荷载，加载频次高，需要高度重视本身耐久

某铁路悬索桥，列车通过一次，阻尼器及 其连接出现两次加载

梁端纵向阻尼装置，作为结构支承体系的重要构成，对结构耐久性、使用功能都有重要影响，本 身耐久性怎么保证？

2基于纵向活动结构耐久性的纵向支承体系设计

基于纵向活动结构耐久性的纵向支承体系设计

2.2龙潭长江大桥纵向阻尼器支承

需要在且常行车对应的梁端移动速度条件下产生可观的阻尼力，本构关系 的初始段斜率要大；需要地震荷载对应的梁端大速度（100cm/s）阻尼力保持基 本恒定。实际需要阻尼指数足够小，比如α≤0.1，这是功能需求！ 为此进行了测试：

2基于纵向活动结构耐久性的纵向支承体系设捷要求

2.2龙潭长江大桥纵向阻尼器支承

2.2龙潭长江大桥纵向阻尼器支承

对阻尼器的专门要求：规定低速度的阻尼力

个，个等 （5）对于进行密封磨损试验的阻尼器，在密封磨损试验之前需要进行一次速 度相关性测试，密封磨损试验后补充阻尼液至设计状态，然后再进行一次速度相 关性测试，将磨损试验前后的测试数据近行比对，性能衰减率不得大于5%，并据 此推算便用年限内磨损程度。该阻尼幕在所有测试完成后更换密封件和阻尼介质。 其他参数及要求按设计图纸执行。（ 本页以下空白。

2基于纵向活动结构耐久性的纵向支承体系设计

2.3某铁路悬索桥纵向支承参数及功能实现

铁路桥具有荷载连续、规则，加载集中，行驶速度快、荷载集度大的特点，铁路悬索桥级

公路相比，铁路研其有载进续、 能需要更加严格的技术保障。 以某主跨1060米单建铁路悬索桥为依托 进行了梁端纵向支承参数比选。研究表明： 纵可阻尼器参数、支座摩擦系数对梁端级纵回 活动有重要影响

2基于纵向活动结构耐久性的纵向支承体系设计

基于纵可活动结构耐久性的纵可支承体系设计

2.3某铁路悬索桥纵向支承参数及功能实现

不同阻尼器参数成都侧梁端纵向位移

2 基于纵向活动结构耐久性的纵向支

2.3某铁路悬索桥纵向支承参数及功能实现

梁端移动速度曲线形状基本一致，阻尼器可以降低梁 端活动速度，阻尼参数C和α均对梁端移动速度有一定影

3基于中心通气的王缆除湿设计

3基于中心通气的主缆除湿设计

3.1基于耐久性的主缆结构特征

①基于重要性悬索桥能够实现大跨度，本质上是基于高强度钢丝构成的悬索受力结构，主缆是最重要的承载结构

②基于受力特点 >主缆为从锚到锚促通长结构，只要一个截面因腐蚀受到损环，主缆即告失效，适用水桶理论： >主缆不同部位存在二次应力，二次应力大小与多种因素有关、并随主缆截面增大而增大； >主缆的更换实属不易，一般为不可更换

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.1基于耐久性的主缆结构特征

主缆基本上可以说是不可更换构件，主缆在设计 寿命内的安全耐久至关重要。葡萄牙4月25日桥增设 了主缆，也有资深专家认为三索面悬索桥为主缆更 换提供了便利，

3基于中心通气的主缆除湿设计

3.1基于耐久性的主缆结构特征

①主缆钢丝直径5.1一6.6mm，周长与面积的比值大，对腐蚀敏感； ②经过冷拔的高碳钢丝更容易形成腐蚀电池 ③钢丝冷拔过程中晶粒滑移，之后酸洗出现氢原子渗入； ④①主缆在不同部位存在二次应力 ③主缆内长期外于潮湿环境等都是形成腐蚀的重要因素

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.1基于耐久性的主缆结构特征

通过有效控制主缆内湿度，防止形成带离子的溶液 阻止铁原子成为铁离子的电化学反应，被证实为有效 的防护方式，

自泰州桥、马鞍山桥以后，大跨度悬 索桥进行主缆除湿防护， 是通行做法！

3 基于中心通气的主缆除湿设计

>主缆主动防腐模式：外部通干空气主动防腐

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.3主缆主动防腐模式急需改进的内容

主缆主动防腐模式在国内应用已超过15年，发挥了历史性的积极作用。该项技术由日本在上世纪未开发成功 在中国得到广泛应用。 但在应用过程中仍存在以下几方面的问题

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.3主缆主动防腐模式急需改进的内容

结论：外部送气管道在风荷载作用下不仅存在自身的不利振动问题，也可能会引起缆索的不利振动。涡振引起 送气管与主缆扶手绳大量连接件的损坏，容易造成安全事故，后期维护成本较高，且高空维护存在一定的危险性

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.3主缆主动防腐模式急需改进的内容

3.3主缆主动防腐模式急需改进的内容

>难以实现主缆截面全覆盖

结论之一：从主缆表面压送干空气本身就较困难 空气主要淤积在主缆表层，主缆内层的千空气 量很少。而提高进气压力又会额外增加送气能耗 且更容易损坏密封层

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.3主缆主动防腐模式急需改进的内容

>难以实现主缆截面全覆盖

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.3主缆主动防腐模式急需改进的内容

》难以实现主缆截面全覆盖

》难以实现主缆截面全覆盖

结论之三：随看主缆外层钢丝腐蚀的发 生，外层气体流动阻力变大，导致进气 夹气体进入主缆内部变得更加困难，

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.3主缆主动防腐模式急需改进的内容

>送气管道不能与主缆同寿命

结论：诸多进气夹、控制箱安装在主缆上，进气夹的密封、与送气管的连接在振 动和白晒雨淋下容易损坏，降低其便用寿命， 外部送气管道后期面临多次更换

结论：诸多进气夹、控制箱安装在主缆上，进气夹的密封、与送气管的连接在振 动和日晒雨淋下容易损坏，降低其使用寿命 外部送气管道后期面临多次更换

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.4主缆内部通干空气方案的提出

针对传统主缆除湿系统存在的不足，开发了主缆新型主缆除湿系统，即从主缆内部通干空气新 型除湿系统，开应用于江苏龙潭长江大桥

第三代主缆主动除湿系统结构示意图

送气管道在主缆内部理置示意图

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.4主缆内部通干空气方案的提出

以江苏龙潭长江大桥为依托 设计研究了基于主缆内部送气的 新型除湿系统，并予以采用

新一代主缆主动防腐系统主要 变化是：千空气直接通入主缆内部 从里向外除湿，而不是从外面将于 空气压入内部再排出来

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.4主缆内部通于空气方案的提出

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.5主缆内部通干空气关键技术

关键技术1：进气口送气方式

方案2进气口构造设计细节

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.5主缆内部通干空气关键技术

以龙潭长江大桥为依托，开展了主缆除湿全比例模型试验 (1）管道受力变形：通过内部微型摄像观察和内径止通规检验，中央送气管道在索夹紧固至设计要求 全过程结无异常，送气管道抗压强度均满定要求， (2）送气阻力：送气压力在1kPa~10kPa范围内时，送气管道的阻力系数为0.095~0.16。在送气管道完 全密团状态下，送气管道沿程空气压力能达到平衡状态

3 基于中心通气的主缆除湿设计

3.5主缆内部通干空气关键技术 (3）干空气在主缆截面的分布：干空气压力沿主缆横截面及纵向均呈现梯度降低的变化规律，随看充 气时间的增加，主缆内部的干空气能达到均匀分布状态，送气管道不存在气体阻塞问题，干空气能送通 送气管道全长。 (4）除湿效果：经过持续通干空气除湿，主缆内部及排气口处的空气湿度均降低至60%以下，即从主 缆内部输送干空气：干空气能覆盖整个主缆断面，即可达到主缆全截面除湿，主缆内部无除湿盲点。 4

4 吊索及吊索组件的耐久性分析与设计

吊索下端积水积砂和其他赃物，引起腐蚀； 或者局部防护破损，雨水进入锚具；部分悬索 桥吊索下端检查不便

4 吊索及吊索组件的耐久性分析与设计

主缆上各点纵向位移不同，中跨加载和升温条件下，主塔塔顶向跨中位移，加劲梁上各个点纵向位移基本相同， 导致吊索上下段显著的纵向位移差，是悬索桥吊索最重要的位移特征，对短吊索、尤其自锚式悬索桥短吊索，是耐 久性控制因素。

4 吊索及吊索组件的耐久性分析与设计

设备安装技术、工艺吊索及吊索组件的耐久性分析与设计

假如吊索完全柔顺，理论上没有弯曲二次应力，实际上吊索下端都都存在弯折二次应力；对于销铰是 吊索，存在销轴修饰卡死或者解除磨损，承压式吊索则通过吊索弯曲适应，

4 吊索及吊索组件的耐久性分析与设计

活载及温度作用，吊索拉力变化。吊索在腐蚀环境下，受弯折二次应力和拉力循环作用，工作环境恶劣。

活载及温度作用，吊索拉力变化。吊索在腐蚀环境下，受弯折二次应力和拉力循环作用，

4 吊索及吊索组件的耐久性分析与设计

4 吊索及吊索组件的耐久性分析与设计

日常行车条件下，吊索存在上下端位移差，导致短吊索弯折镀铬标准，吊索索体和锚头连接件受拉弯作用，是吊索耐 性控制因素。为减小吊索上下端位移差，龙潭桥采用中央扣，设计中比较了基于车队荷载作用的短吊索位置缆梁位 移差。 采用移动荷载车队，车队长长度1560/2=780m，速度取80Km/h，比较了中央扣对吊索工作环境的影响， 没有采用“静置最不利荷载”，是考虑到加载可能出现的几率。建立动力分析模型做时程计算，更符合实际