蘇通大橋：MD3600塔吊抗風安全性評估研究

        南京長江三橋MD3600塔吊在完成該橋國內首座鋼塔安裝工程後轉入蘇通大橋進行該橋索塔(塔高304 m，為世界最高鋼錨箱索塔)和上部結構施工。該塔吊具有36 000 kN ·m 的抗傾覆能力，在蘇通大橋的起重高度達315 m，變幅近55 m
，具有兩種倍率的起重方式(起重量為800 kN和200kN)
，其(qi)作(zuo)業(ye)高(gao)度(du)和(he)作(zuo)業(ye)能(neng)力(li)為(wei)同(tong)類(lei)型(xing)吊(diao)機(ji)的(de)世(shi)界(jie)之(zhi)最(zui)，是(shi)蘇(su)通(tong)大(da)橋(qiao)工(gong)程(cheng)建(jian)設(she)過(guo)程(cheng)中(zhong)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)重(zhong)大(da)關(guan)鍵(jian)設(she)備(bei)。由(you)於(yu)該(gai)塔(ta)吊(diao)在(zai)蘇(su)通(tong)大(da)橋(qiao)擔(dan)任(ren)索(suo)塔(ta)施(shi)工(gong)和(he)鋼(gang)錨(mao)箱(xiang)吊(diao)裝(zhuang)以(yi)及(ji)斜(xie)拉(la)索(suo)掛(gua)索(suo)作(zuo)業(ye)等(deng)工(gong)作(zuo)
，塔(ta)吊(diao)隻(zhi)能(neng)布(bu)置(zhi)在(zai)主(zhu)墩(dun)上(shang)、下遊側旁，其安裝、拆除和附牆設置條件及受力情況很不好(塔吊與索塔設6道附牆
，過程中最多有3道附牆受力，按塔吊安裝高度通過鎖定和解鎖方式改變其附著條件)。
        蘇通大橋橋址處地域平坦
，常年受季風和台風影響。全年出現6級風以上的天時占2／3，冬季發生寒流時風力均在1O級以上
，夏季發生台風時風力經常在12級以上。該塔吊將麵臨4次季風和3次台風期的嚴峻考驗。據當地氣象資料，10 m高處平均風速為35.4 m／s
；按梯度風推算200 m 以下平均風速為52.5 m/s
；200～300 m 範圍內平均風速為61.5 m／s。脈動風資料匱乏。對於索塔和塔吊類高聳結構，風載的動力影響成為結構安全評估的首要問題。MD3600塔吊自身的抗風安全和穩定是工程成敗的關鍵。該塔吊在南京長江三橋鋼塔吊裝施工中進行的抗風穩定分析成果[1]和蘇通大橋施工階段索塔自立狀態氣動彈性模型試驗結果表明[2]，考慮到索塔一塔吊聯合體係，對於蘇通大橋具有較高阻尼比(工況1時為1 ～2 
，工況3時為3 ～4 )的混凝土索塔而言
，體係在低風速下的渦激振動響應不明顯；塔吊結構風致振動的顫振和馳振在設計中已經避免；對於體係在脈動風場中的抖振響應沒有經驗和現成分析可循。對結構進行的靜力分析和常規工況下的受力分析結果與南京長江三橋MD3600塔吊應力監測結果基本吻合 ，但(dan)沒(mei)有(you)進(jin)行(xing)動(dong)力(li)響(xiang)應(ying)測(ce)試(shi)，並(bing)且(qie)現(xian)有(you)動(dong)力(li)分(fen)析(xi)模(mo)型(xing)過(guo)於(yu)簡(jian)化(hua)，因(yin)此(ci)

，體(ti)係(xi)在(zai)風(feng)場(chang)中(zhong)的(de)動(dong)力(li)響(xiang)應(ying)分(fen)析(xi)工(gong)作(zuo)成(cheng)為(wei)其(qi)抗(kang)風(feng)安(an)全(quan)評(ping)估(gu)工(gong)作(zuo)的(de)關(guan)鍵(jian)。
        zhenduigaitadiaozaisutongdaqiaoqiaozhichufengkuanghegongkuangtiaojian，jinxinglekangfenganquanyanjiu，gaiyanjiuzhizaijiejuetadiaozaiqiangwenliufengxiadeanquanxingfenxipinggunanti。duiyutadiaozaifengchangzhongdedonglifenxi，tebieshidouzhenxiangyingfenxi，shangwuxitong、可信的理論分析方法
，亟待通過數值分析手段等方式解決諸如數值風場的建立
、體係動力特性識別、tixifenximoxingdejianliheyouhuadengwenti。weiraoshangshuwentikaizhandekeyangongzuomeiyouchengshudejingyanhelujingkexun
，shejidaomuqianqiaoliangfenggongchengyanjiudeqianyanketihejiaodianwenti
，lilundetupoxingheshiyongdejinpoxingdouhenqiang。jiegouzaisuijibianhuadefengchangzhongdedouzhenxiangyingfenxi，changyongdefangfashishichengfenxifangfa，danghezaifenbuchengxianxingshi


，keyihuodezhunquedefenxijieguo。duiyuMD3600塔吊，其結構分布在垂直方向上極不均勻，標準節和附著在垂直範圍內呈線性約束分布；變幅
、起(qi)升(sheng)和(he)回(hui)轉(zhuan)機(ji)構(gou)為(wei)主(zhu)要(yao)的(de)荷(he)載(zai)集(ji)中(zhong)區(qu)，從(cong)總(zong)體(ti)而(er)言(yan)其(qi)結(jie)構(gou)荷(he)載(zai)分(fen)布(bu)呈(cheng)現(xian)出(chu)幾(ji)何(he)上(shang)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)狀(zhuang)態(tai)。因(yin)此(ci)，對(dui)不(bu)同(tong)施(shi)工(gong)階(jie)段(duan)的(de)索(suo)塔(ta)一(yi)塔(ta)吊(diao)聯(lian)合(he)結(jie)構(gou)體(ti)係(xi)進(jin)行(xing)振(zhen)動(dong)測(ce)試(shi)，識(shi)別(bie)體(ti)係(xi)的(de)模(mo)態(tai)參(can)數(shu)(頻率
、阻尼和振型)；建立索塔一塔吊聯合結構體係的有限元分析模型，並根據實測模態參數為目標修正模型
；根據蘇通大橋橋址處的場地特征進行風速場和風荷載模擬，並通過修正模型進行體係風致響應分析；在(zai)此(ci)基(ji)礎(chu)上(shang)進(jin)行(xing)塔(ta)吊(diao)抗(kang)風(feng)安(an)全(quan)評(ping)估(gu)的(de)研(yan)究(jiu)路(lu)線(xian)和(he)方(fang)法(fa)是(shi)解(jie)決(jue)該(gai)塔(ta)吊(diao)風(feng)載(zai)動(dong)力(li)響(xiang)應(ying)準(zhun)確(que)分(fen)析(xi)的(de)必(bi)由(you)之(zhi)路(lu)。本(ben)文(wen)對(dui)上(shang)述(shu)科(ke)研(yan)工(gong)作(zuo)的(de)方(fang)法(fa)和(he)成(cheng)果(guo)按(an)實(shi)施(shi)進(jin)程(cheng)作(zuo)簡(jian)要(yao)介(jie)紹(shao)[7]。
抗風安全研究
1. 工況分析
按照索塔施工不同時期的高度
，結合季節風況，對3種體係最不利施工高度對應的工作和設計風速、塔吊大臂90°和0°風偏角
、空載和滿載不同組合的6個子工況，共計18個子工況進行了抗風安全分析(見圖1，圖中僅示出工況3的體係狀態)。
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