【文章內容簡介】 索橋 , 有關參數(shù)如下 : 橋寬 ? 。 橋面平均海拔高度 ? 。 主跨 ? 。 單位長度的橋面質量 /dM kg m? 。 橋面的質量慣矩 1005 10dI kgm??。 / ? 。 空氣質量密 /kg m? ? 。 零平均位移 0dz ? 。 粗糙長度0 ? . 假設振型為 : 一階扭轉 , 全正弦波 1 /rad s???? 。 二階扭轉 , 半正弦波 2 /rad s???? 一階豎向 , 全正弦波 1 /z rad s??? 。 二階豎向 , 半正弦波 2 /z rad s??? 。 對橫向彎曲振動 , 可近似取與豎向彎曲振動相同的振型 , 而固有頻率的估算值為 : 一階橫向 , 彎曲振動的全正弦波 , 其圓頻率 1 9 /y rad s??? 。 二階橫向彎曲振動為半正弦波 , 其圓頻率2 /y rad s???各振型阻尼比均假定為 0. 02。 靜力系數(shù) : CM = 1, CM ′ = , CL = 0, CL ′ = 1. 64, CD = 0. 3。 顫振導數(shù) **iiHA、根據(jù)文獻 [ 2 ] 中橋 2 有關曲線取值 , * / , /iDP C A K B K B U?? ? ?.風譜采用 Davenpo rt 水平脈動風速譜和 Panofsky 垂直脈動風速譜 對于全耦合顫抖風振的橋面斷面的豎向 3? 邊緣撓度表達式為 : 其中 , 后一項是扭轉所致豎向撓度 . 因扭轉對橫向撓度影響不大 , 故斷面的橫向極端振幅 值為 : 計算分別按以下內容進行 : (1) 不考慮橫向彎曲顫抖振動及偏心距的影響 為便于與文獻 [ 1 ] 中的計算結果 相比較 , 采用下式為空間相關性聯(lián)合接受函數(shù) : 即式 (16) 中取 1/50??? . 表 1 給出了在四分之一跨和跨中的豎向 3? 邊緣撓度隨風速變化的計算結果 . 比較可見 ,本文的計算結果與文獻 [ 1 ] 中采取狀態(tài)空間法所得的結果吻合較好 . 雖稍有誤差 , 部分原因是由于文獻 [ 1 ] 中豎向脈動風譜與其等效風譜吻合不太理想所致 . (2) 考慮橫向彎曲顫抖振動 空間相關性系數(shù)采用下式 : 即式 (16) 中取2TU????, ? 為常數(shù) , 保守的方法取 ? = 7. 假定擬定常風場且橋面偏心距為零 , 此時由響應均方值表達式可知橫向振動與豎向振動、扭轉振動彼此獨立 , 求得的 Zmax、 Ymax 等數(shù)值列于表 2 中 . 分析表 2 數(shù)據(jù)可知 , 該大跨懸索橋橫向顫抖振動的響應值相對于豎向與扭轉較小 . 其原因是由于該大橋斷面橫向剛度較大因而橫向響應值較小 , 如若橋面橫向剛度較小 , 則橫向振動響應值將會有較大增加 . 為研究質心與形心間偏心距對響應值的影響 , 將平均風速固定為 35. 752m/s, 氣動導納函數(shù)取 (15)式 . 根據(jù)計算結果知 , 偏心距 e1 主要影響豎向振動響應值 , 而對扭轉振動及橫向振動響應值影響較小 。 偏心距 e2 主要影響橫向振動響應值 , 對豎向振動及扭轉振動響應值影響較小 . 圖 2 為 e2 = 0 時豎向振動 Zmax 隨 e1 增加的變化曲線 。 圖 3 為 e1 = 0 時橫向振動 Ymax 隨 e2 增加的變化曲線 . 由圖可見 , 隨著偏心距增加 , 3? 值基本呈線性遞增 . 由以上計算分析可得如下結論 : (1) 所采取的分析方法是可行的 , 由于考 慮到質心與形心的偏心及橫向振動的影響 ,故可以解決一般的大跨度橋梁全耦合顫抖振響應分析問題 . (2) 對金門大橋這樣橫向剛度較大的懸索橋 , 橫向振動可以忽略不計 , 這也說明有關文獻 [ 1, 3 ] 在該橋的風振響應分析中所采取的忽略橫向振動的做法是可行的 . 但當橋梁的跨度極大 , 橋梁的寬跨比很少 , 造成橋梁的側向抗彎剛度極小 , 橫向顫抖風振就不容忽略 . 本文分析提出了這種橫向彎曲顫抖振的計算方法 . (3) 當橋面質心與形心間有偏心時會引起豎彎和橫彎振動的耦合和響應的加大 , 但對扭轉風振響應影響不大 . 水平向偏 心 e1 主要影響豎彎響應 , 豎向偏心 e2 主要影響橫彎響應 。 位移響應值隨偏心距的增加基本上呈現(xiàn)線性遞增 . 當偏心距較大時響應值有較大幅度增加 , 將嚴重影響正常使用 , 建議設計及施工時盡量使質心與形心相重合 . （三） 施工方案 和 施工工藝 類別 : 鋼桁梁橋 、 公路橋 、 鋼材 、 懸臂施工法 懸索橋，又名吊橋（ suspension bridge）指的是以通過索塔懸掛并錨固于兩岸 (或橋兩端 )的纜索 (或鋼鏈 )作為上部結構主要承重構件的橋梁。其纜索幾何形狀由力的平衡條件決定，一般接近拋物線。從纜索垂下許多吊桿，把橋面吊住，在 橋面和吊桿之間常設置加勁梁，同纜索形成組合體系，以減小活載所引起的撓度變形。 懸索橋的構造方式是 19世紀初被發(fā)明的，現(xiàn)在許多橋梁使用這種結構方式?，F(xiàn)代懸索橋，是由索橋演變而來。適用范圍以大跨度及特大跨度公路橋為主，當今大跨度橋梁全采用此結構。 懸索橋是以承受拉力的纜索或鏈索作為主要承重構件的橋梁，由懸索、索塔、錨碇、吊桿、橋面系等部分組成。懸索橋的主要承重構件是懸索，它主要承受拉力，一般用抗拉強度高的鋼材（鋼絲、鋼絞線、鋼纜等）制作。由于懸索橋可以充分利用材料的強度，并具有用料省、自重輕的特點，因此懸索橋在 各種體系橋梁中的跨越能力最大，跨徑可以達到 1000米以上。 按照橋面系的剛度大小，懸索橋可分為柔性懸索橋和剛性懸索橋。柔性懸索橋的橋面系一般不設加勁梁，因而剛度較小，在車輛荷載作用下，橋面將隨懸索形狀的改變而產生 S 形的變形，對行車不利，但它的構造簡單，一般用作臨時性橋梁。剛性懸索橋的橋面用加勁梁加強，剛度較大。加勁梁能同橋梁整體結構承受豎向荷載。除以上形式外，為增強懸索橋剛度，還可采用雙鏈式懸索橋和斜吊桿式懸索橋等形式，但構造較復雜。 建筑過程 假如塔架要建在水上的話，在塔架要站立的地方首先要使用沉箱來排擠 軟的地層，來建立一個固定的地基。假如下面的巖石層非常深無法用沉箱達到的話那么要使用深鉆的方式達到巖石層或建立非常大的人造的混凝土地基。這個地基一直要延伸出水面。假如塔架要建在陸地上，它的地基必須非常深，在地基上用混凝土、巨石和鋼結構建立橋墩。有些橋的橋墩是橋面的一部分，在這種情況下橋墩的高度至少要達到橋面的高度。 在塔架的頂部有一個被稱為鞍的光滑的結構。懸索可以在上面滑動來補給橋在建筑過程中重量的變化。橋完成后這個鞍可能要被固定住。錨錠被固定在巖石中，沿著未來懸索的路徑纖起一根或一組暫時的繩或線。另一股繩被 懸掛在第一股繩的上方，在這股繩上一個滑車可以運行。這個滑車可以從一端的錨碇運行到另一端的錨碇。每股懸索需要一個這樣的滑車，一股一般直徑小于 1 厘米的高強度鋼筋的一段被固定在一個錨碇中，另一端被固定在滑車上并被這樣牽引到另一端的錨碇，然后被固定在這個錨碇上，然后滑車回到它開始的錨碇上去牽引下一股高強度鋼筋或從它正所在的方向開始牽引下一股高強度鋼筋。 鋼筋被牽引后要進行防銹處理，這樣多股高強度鋼筋被牽引，連接兩端的錨碇。一般這些鋼筋的橫截面是六角形的，它們被暫時地綁在一起，所有鋼筋被牽引后它們被一個高壓液壓機 構和其它鋼筋擠壓到一起，這樣形成的懸索的橫截面是圓形的。 在懸索上在等距離的位置上要加上鞍，事先計算好長度的懸掛索被架在鞍上。這些懸掛索的另一端將來要固定橋面，使用專門的起重機，橋面被一塊接著一塊地掛在懸掛索上。這個起重機可以自己掛在懸索上或掛在特別的臨時的索上。橋面可以從橋下的船上吊起或從橋的兩端運到它們應該放到的地方。當所有橋面被掛上后，通過調節(jié)懸索可以使橋面達到計劃的曲線。一般水面上的橋的橋面呈拱形，以便橋下船只通行。陸上的懸索橋的橋面一般是平的。 橋面完成后可以進行其它細節(jié)工作，比如裝燈、欄 桿、涂漆、鋪路等等。 懸臂施工方法是橋梁工程上用的，施工大跨度箱形梁之類的連續(xù)剛構橋墩時，先施工橋墩，由橋墩向兩側先施工一段箱形梁，等到它的強度達到設計值時，在這段懸臂梁上用掛籃向前伸出后再支模板，再澆筑一段梁，反復這樣，直到由兩側施工的懸臂梁最后在中間相遇合龍，橋梁結構部分施工完成。 （四） 養(yǎng)護維修方法 金門大橋，始建于 1932年，建成于 1937年 5月，此橋建成后，經歷多次維修、加固。金門大橋在 90年代加固時，在塔梁交接處增設了油泵阻尼 系統(tǒng) 。設計施工階段的耐久性設計要兼顧橋梁的壽命期成本和結構特性要求，它 是橋梁耐久性的基礎。在橋梁運營、維護階段，對橋梁定期進行檢測與評估，從而對橋梁進行加固和維修，可進一步保證橋梁的耐久性。要充分認識到結構在設計壽命期內各個組成部件具有不同的耐久性極限，需要經常維修，甚至更換或堅固，才能保證結構在設計壽命期內的服務功能。因為結構安全與使用并非在建成后，在法定的設計壽命期內 一勞永逸 了，而還需要定期檢測 。 第一次在 1940年 (建成后 13年 )美國塔可馬 (Toa)懸索橋經風毀后，金門大橋的桁梁底部隨后也增設下風撐體系，增大梁體抗扭剛度，提高大橋的抗風動力穩(wěn)定性。 第二次在 1977年 (建成后 40年 )，更換懸索橋吊索系統(tǒng)，提高材質，增強強度。 第三次在 1985 年 (建成后 48年 )， 因橋上荷載不斷增加，更換舊橋混凝土橋面為正交異性鋼板橋面系，提高載重能力。 第四次在 1987年舊金山大地震后，經檢查大橋主要結構雖無嚴重損傷，業(yè)主仍決定重新進行抗震加固，并在上世紀 90年代完成，加固功能的目標如下： (1)如再遭受 1906年型地震 ( )襲擊，橋梁必須保證在震后 24小時后有限通車。 (2)橋梁必須在一個月內修復到交通正常運用狀態(tài)。 (3)橋梁地震反映必須基本處于彈性狀態(tài)。 (4)主 索、鞍座、主塔、塔基都列出了加固部位與加固要求。 美國金門橋的抗震加固 金門橋的立面圖如