龙卷风环境下连续梁顶推施工阶段导梁极值响应分析

摘要

东南沿海是我国龙卷风频发区，该地区桥梁工程在建设过程中遭遇龙卷风概率较大。然而，针对龙卷风环境下桥梁施工临时结构体系安全性的相关报道较少。本文以沿海某连续梁顶推施工中导梁最大悬臂阶段为研究对象，建立临时结构体系三维有限元模型，采用CFD（Computational Fluid Dynamics）分析主梁及顶推导梁在横/垂向风环境下的气动力系数。在此基础上，考察了导梁端形变极值随龙卷风侵袭角ψ、最大涡核半径R_max及最大切向风速V_max变化规律，并建立了相应极值响应面以分析形变极值对龙卷风特征变量的敏感性。最后，本文基于极值Ⅲ型龙卷风风速分布模型，采用VPM（Virtual Process Method）开展了导梁端位移极值概率评估。结论表明：导梁端横向位移及RotX向扭转极值对EF3级以下龙卷风特征变量敏感度由强及弱为V_max>ψ>R_max；ψ=10°、R_max=40 m条件下，导梁端横向、垂向、RotX向位移极值（90%分位点）分别为0.40 m,0.28 m及5.2×10^-3 rad。本文从确定与随机动力学两角度考察了桥梁顶推施工临时体系极值响应，响应规律对基于可靠度的桥梁抗风设计及龙卷风频发区桥梁顶推施工应急预案有一定指导意义；此外，极值敏感性分析为提高龙卷风环境下桥梁动力可靠度评估效率提供了理论基础。

关键词

连续梁 / 顶推施工 / 参数敏感性分析 / 极值分析 / 龙卷风

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52178169）; 中化学交通建设集团第四工程有限公司技术开发项目（202210127）