【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁工程，具体涉及一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构及安装方法。
技术介绍
1、闭口钢箱梁拥有较大的竖弯刚度和抗扭刚度、兼具优异的气动外形，是大跨度桥梁工程中常用的主梁型式之一。随着桥梁跨度不断增大，结构的自振频率降低，导致闭口钢箱梁桥的颤振性能恶化。颤振失稳对桥梁极具破坏性，是桥梁抗风设计中需要考虑的重要问题。
2、对于大跨度桥梁的抗风设计而言，桥梁的设计颤振临界风速必须大于颤振检验风速，因此需要采用有效、合理的措施使桥梁颤振性能满足抗风设计要求。沿海地区和山区的桥梁设计风速较高，对于该类区域的桥梁颤振检验风速提出了要求严格，导致采用闭口钢箱梁的传统设计方案往往难以满足在这类区域的桥梁的颤振稳定性要求。现有技术中，采用较多的技术手段是在闭口钢箱梁上安装中央稳定板，以此提高大跨度桥梁的颤振性能。中央稳定板能够使主梁的颤振临界风速得以提高。
3、虽然中央稳定板是一种有效的颤振抑振措施，但它在设计风速较高的沿海、山区等的大跨度桥梁的运用中，依然存在以下问题：(1)中央稳定板对大跨度、高设计风速的桥梁颤振性能提升有限；对于颤振检验风速很高的桥梁，仅单独依靠中央稳定板这一传统的抑振措施，难以满足颤振设计要求；但若增加其余传统颤振抑振措施进行叠加，又会显著增加桥梁设计和施工上的困难。(2)中央稳定板在桥梁施工过程中需要独立安装，这对于处于地理位置偏远、作业环境艰险的山区桥梁施工而言较为不便，需要投入大量的施工和运输成本。(3)由于中央稳定板需要单独设立支撑结构，因此在桥梁运维阶段需要专门进行定期养
4、综上，有必要针对大跨度且高设计风速的桥梁开展更加深入的颤振性能研究和优化。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构及安装方法，以解决现有技术对于大跨度且高设计风速的桥梁的颤振抑振效果存在的不足，实现在不增加桥梁设计和施工困难的前提下提高颤振性能，同时降低施工和运维成本的目的。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，包括闭口钢箱梁，还包括位于所述闭口钢箱梁上的第一中央护栏、第二中央护栏；
4、所述第一中央护栏、第二中央护栏沿桥跨中心线对称分布；
5、所述第一中央护栏、第二中央护栏上均包括封闭单元，且所述第一中央护栏上的封闭单元与所述第二中央护栏上的封闭单元交错布置。
6、针对现有技术中对于大跨度且高设计风速的桥梁的颤振抑振效果存在的颤振抑振效果不佳、需要叠加多种抑振措施导致设计和施工困难，以及施工和运维成本过高等问题，本专利技术首先提出一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，该结构安装在闭口钢箱梁桥上，包括沿桥跨中心线对称分布的第一中央护栏和第二中央护栏；顾名思义，第一中央护栏和第二中央护栏均位于桥梁主梁宽度方向的中心区域、而非位于桥梁主梁宽度方向的侧面位置。本申请在第一中央护栏和第二中央护栏上均设置若干封闭单元，且使得第一中央护栏上的封闭单元与第二中央护栏上的封闭单元交错布置，其中封闭单元用于封闭对应区域的中央护栏，中央护栏上未设置封闭单元的区域处于镂空状态，即为未封闭区域。本申请使得第一中央护栏上的所有封闭区域均对应第二中央护栏上的未封闭区域、第一中央护栏上的所有未封闭区域均对应第二中央护栏上的封闭区域，同理第二中央护栏上的所有封闭区域均对应第一中央护栏上的未封闭区域、同理第二中央护栏上的所有未封闭区域均对应第一中央护栏上的封闭区域。
7、可以看出，本申请摒弃了现有技术中常用于大跨度桥梁的中央稳定板抑振措施，而是在桥梁中线两侧设置两排中央护栏、并在两排中央护栏设置交错分布的封闭单元，此种结构相较于现有的大跨度桥梁颤振抑振措施而言：(1)两排中央护栏均能够提高闭口钢箱梁竖弯模态参与程度，降低扭转振幅对闭口钢箱梁的作用，即令弯扭耦合颤振形态的闭口钢箱梁在颤振发生时竖弯模态参与程度显著提高的同时降低了扭转振幅；经专利技术人试验验证，本申请对于大跨度且高设计风速的工况，在提高颤振临界风速的效果上明显优于传统的设置中央稳定板的方式；(2)本申请通过简单结构即可实现优于传统中央稳定板的颤振抑振效果，无需叠加其余抑振措施，同时本申请中的第一中央护栏和第二中央护栏还可发挥防撞护栏的功能，不仅不会对桥梁的设计和施工造成额外难题，还能够同时起到提高行车安全性、提高颤振抑振效果的目的，取得了意料不到的技术效果；(3)由于本申请中的第一中央护栏和第二中央护栏可作为防撞护栏使用，因此可采用传统的桥面护栏的安装方式，无需再额外安装和运输中央稳定板，降低了材料和施工成本；同时本申请的结构在使用时无需专门进行养护，因此相较于设置中央稳定板的技术手段而言，还能降低运维成本。综上，本申请具有强大的功能性和良好的经济性，特别适用于大跨度且高设计风速的桥梁颤振抑振使用。
8、需要说明的是，本申请的结构并非是对传统中央稳定板的简单数量叠加；传统的中央稳定板大都为全封闭式结构，本案专利技术人在研究过程中发现，如果仅是简单数量叠加对颤振抑振效果的提升十分有限，并且还会导致漩涡气旋结构沿桥梁跨向产生强烈的协同作用，进而对桥梁整体气动力带来不利影响。而本申请通过第一中央护栏、第二中央护栏以及交错布置的封闭单元的结构设计，可以显著克服气旋漩涡沿桥梁跨向产生的协同作用，避免对桥梁整体气动力带来不利影响；同时第一中央护栏与第二中央护栏并非为全封闭结构，其相互之间具有使气流穿过的间隙，气流在该间隙内被封闭单元阻挡无法沿直线穿过，在该间隙内形成不连贯的、无法协同作用的气旋，这正是本申请能够显著提高闭口钢箱梁颤振稳定性的核心所在。
9、进一步的，沿桥梁主梁宽度方向，所述第一中央护栏与第二中央护栏之间的间距小于或等于3m。若第一中央护栏与第二中央护栏的间距过大，不仅会占用过多的桥面宽度，还会导致第一中央护栏与第二中央护栏之间难以形成有利于提高颤振稳定性的、不连贯的、无法协同作用的气旋。因此本方案限定间距不超过3m，具有明显的技术优势。
10、进一步的，所述第一中央护栏、第二中央护栏均沿桥跨方向通长布置。即是第一中央护栏、第二中央护栏的整体长度均等于桥梁主跨跨度，进而保证桥梁整体的颤振稳定性。
11、进一步的，若干封闭单元在所述第一中央护栏、第二中央护栏上均沿桥跨方向均匀分布；所述第一中央护栏、第二中央护栏的封闭率均为50％。
12、本领域技术人员应当理解，本方案中所述的封闭率，是指封闭单元在对应的第一中央护栏或第二中央护栏上的铺设率；50％的封闭率即表明第一中央护栏、第二中央护栏上，均有50％的区域设置了封闭单元。本方案使得封闭单元在第一中央护栏、第二中央护栏上均匀分布，且总的封闭率满足50％，可保证桥梁颤振抑振效果的整体性和均匀性，避免局部区域抑振能力不足的情况出现，更加提高使用安全性和稳定性。
13、进一步的，所述第一中央护栏、第二中央护栏均包括若干沿桥跨方向等距分布的立柱、连接在所述立柱上的栏杆，通过将立本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，包括闭口钢箱梁(7)，其特征在于，还包括位于所述闭口钢箱梁(7)上的第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)；
2.根据权利要求1所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，沿桥梁主梁宽度方向，所述第一中央护栏(1)与第二中央护栏(2)之间的间距小于或等于3m。
3.根据权利要求1所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，所述第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)均沿桥跨方向通长布置。
4.根据权利要求1所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，所述封闭单元(3)在所述第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)上均沿桥跨方向均匀分布；所述第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)的封闭率均为50％。
5.根据权利要求1所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，所述第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)均包括若干沿桥跨方向等距分布的立柱(5)、连接在所述立柱(5)上的栏杆(4)。
6.根据权利要求5所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥
7.根据权利要求5所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，所述封闭单元(3)的高度为Z的1.0～1.2倍；其中，Z为所述立柱(5)的高度。
8.根据权利要求1所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，所述封闭单元(3)为合金板或复合材料板。
9.根据权利要求1所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，所述第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)均由若干护栏单元沿桥跨方向依次连接而成；所述封闭单元(3)固定在部分所述护栏单元表面。
10.基于权利要求1～9中任一所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构的安装方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，包括闭口钢箱梁(7)，其特征在于，还包括位于所述闭口钢箱梁(7)上的第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)；
2.根据权利要求1所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，沿桥梁主梁宽度方向，所述第一中央护栏(1)与第二中央护栏(2)之间的间距小于或等于3m。
3.根据权利要求1所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，所述第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)均沿桥跨方向通长布置。
4.根据权利要求1所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，所述封闭单元(3)在所述第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)上均沿桥跨方向均匀分布；所述第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)的封闭率均为50％。
5.根据权利要求1所述的一种用于提高闭口钢箱梁桥颤振性能的结构，其特征在于，所述第一中央护栏(1)、第二中央护栏(2)均包括若干沿桥跨方向等距...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明，李志国，李明水，林钟毓，谭淳元，代瑞，臧振浩，梁迅，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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