水流作用下橋墩的動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、我國是一個(gè)山川河流密布的國家，建設(shè)了許多跨越江河湖海的橋梁，其橋墩受到水流的沖擊，特別是在洪水期間，水流的沖擊作用對(duì)橋墩的影響尤為顯著。國內(nèi)外研究人員對(duì)水流沖擊造成橋梁毀壞的情況進(jìn)行過統(tǒng)計(jì)調(diào)查，結(jié)果表明，水流沖擊已成為橋梁毀壞的主要原因之一。因此，水流作用對(duì)橋墩動(dòng)力響應(yīng)的影響問題值得探討。本文根據(jù)流體及結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析理論，采用流體分析軟件Fluent對(duì)雙薄壁橋墩進(jìn)行三維繞流分析，在不同水深和不同流速下計(jì)算水流對(duì)橋墩的沖擊荷載。在此基礎(chǔ)上，

2、基于Ansys workbench平臺(tái)，通過不同模塊間的數(shù)據(jù)傳遞將水流沖擊荷載作用于橋墩有限元模型，在結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析模塊中進(jìn)行橋墩的動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算，探討了流速、水深、墩頂約束條件和沖刷深度等因素對(duì)橋墩動(dòng)力響應(yīng)的影響。本文旨在為研究水流沖擊結(jié)構(gòu)的流固耦合問題提供一種有效的三維數(shù)值模擬方法，主要研究內(nèi)容如下:
　　1.流場和橋墩型式的選取
　　運(yùn)用流體分析軟件Fluent研究圓形、圓端形和矩形橋墩的二維繞流，在相同條件下進(jìn)行流場分析

3、，確定對(duì)流場分布最不利的墩型。為選取合適墩型，分別建立三種墩型的單、雙墩二維繞流模型，分析雙墩間距對(duì)升阻力系數(shù)的影響。
　　2.三維流場計(jì)算方法的驗(yàn)證
　　以雷諾數(shù)Re為3900時(shí)的三維圓柱繞流問題為例，基于大渦模擬方法分析三維流場的分布情況，并將計(jì)算結(jié)果與參考文獻(xiàn)的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證三維流場計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。
　　3.水流作用下橋墩動(dòng)力響應(yīng)的影響因素分析
　　以矩形雙薄壁橋墩為例，建立其三維有限元模型，采用土彈