轉(zhuǎn)體施工T形剛構(gòu)橋抗風(fēng)性能研究.pdf

1、分類號 密 級 UDC 學(xué)校代碼 10497 學(xué) 位 論 文 題 目 轉(zhuǎn)體施工 T 形剛構(gòu)橋抗風(fēng)性能研究 英 文 Study on Wind-Resistance Behavior of Rotation 題 目 Constructed T-Shaped Rigid Frame Bridge 研究生姓名 黃偉文 姓名 張 謝 東 職稱 教授 學(xué)位 博士 單位名稱 武漢理工大學(xué)交通學(xué)院 郵編 430063 申請學(xué)位級

2、別 碩 士 學(xué)科專業(yè)名稱公路橋梁與渡河工程 論文提交日期 2014 年 04 月 論文答辯日期 2014 年 5 月 26 日 學(xué)位授予單位 武漢理工大學(xué) 學(xué)位授予日期 答辯委員會(huì)主席 評閱人 2014 年 05 月 指導(dǎo)教師 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 I 摘 要 隨著橋梁建設(shè)技術(shù)的蓬勃發(fā)展， 各種獨(dú)具特色的施工工藝陸續(xù)被發(fā)明。 轉(zhuǎn)體施工就是這樣一種工藝，它解決了施工阻礙原有線路交通這一難題。但是，隨著技術(shù)的成熟，轉(zhuǎn)體的跨度越來越

3、大，結(jié)構(gòu)越來越輕柔化，結(jié)構(gòu)對風(fēng)的作用也就越來越敏感。采用平轉(zhuǎn)施工的 T 形剛構(gòu)橋梁在轉(zhuǎn)體之前，拆除施工支架，處于大懸臂狀態(tài)，結(jié)構(gòu)剛度較小，在風(fēng)的作用下穩(wěn)定性較差。本文結(jié)合位于內(nèi)蒙古集寧市的京包鐵路分離式立交橋，橋址處多陣風(fēng)且風(fēng)速較大，分析該轉(zhuǎn)體施工 T 形剛構(gòu)橋梁的抗風(fēng)性能，具有較大的實(shí)踐意義，也為此類結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)研究提供理論價(jià)值。本文主要研究內(nèi)容及成果如下： （1） 應(yīng)用編程軟件 MATLAB， 采用 AR 自回歸模型模擬了脈動(dòng)風(fēng)時(shí)程風(fēng)

4、速，得到各模擬點(diǎn)的橫橋向脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線及豎向脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線，并進(jìn)行了譜相關(guān)性檢驗(yàn)，證明了模擬譜的可靠性。 （2）在計(jì)算流體力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，利用 FLUENT 及其前處理軟件GAMBIT 建立主梁斷面二維模型，計(jì)算并提取不同風(fēng)攻角下斷面的靜力三分力系數(shù)，分析其變化規(guī)律。 （3）以京包鐵路分離式立交橋?yàn)楣こ虒?shí)例，利用 ANSYS 建立其 T 構(gòu)梁段有限元模型，對比分析其最大懸臂狀態(tài)和成橋狀態(tài)的動(dòng)力特性，判斷最大懸臂狀態(tài)剛度較小、穩(wěn)定性

5、較差，為最不利工況。對最不利工況進(jìn)行陣靜風(fēng)響應(yīng)分析，得到靜風(fēng)作用下最大內(nèi)力和最大位移。 （4）根據(jù)脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程將抖振力時(shí)域化處理，將風(fēng)場作用下的氣動(dòng)力分解為靜風(fēng)力、抖振力和自激力分別對結(jié)構(gòu)加載，進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工 T 形剛構(gòu)梁段的抖振時(shí)域分析，得到其時(shí)程位移響應(yīng)曲線。 根據(jù)本文的研究成果， 對該轉(zhuǎn)體橋起控制作用的為前三階振型， 其最不利工況為最大懸臂階段。由靜風(fēng)響應(yīng)分析的內(nèi)力結(jié)果可以看出，風(fēng)荷載的作用是不可忽略的。對比抖振時(shí)域分析與陣靜風(fēng)響應(yīng)