橋梁氣動導(dǎo)納函數(shù)研究及其應(yīng)用.pdf

1、隨著橋梁跨度的增大，大氣紊流風場中脈動成分所致的結(jié)構(gòu)抖振響應(yīng)正成為影響結(jié)構(gòu)安全的重要因素之一。準確預(yù)測抖振響應(yīng)的一個重要環(huán)節(jié)是對抖振荷載的恰當描述。氣動導(dǎo)納函數(shù)反映了紊流各脈動分量與抖振荷載之間的氣動傳遞過程，是確定抖振荷載的關(guān)鍵因素，但當前在橋梁抖振計算中廣泛采用的或者不考慮導(dǎo)納函數(shù)或者采用平面薄翼導(dǎo)納函數(shù)的做法存在諸多的不足。 本文基于非定常理論的氣動力荷載模型，推導(dǎo)了能有效反映紊流各脈動分量對非定常氣動力荷載分量影響的多個

2、氣動導(dǎo)納函數(shù)的識別公式。設(shè)計桁架模型及多個能反映扁平箱梁特點的節(jié)段模型，在風洞試驗中結(jié)合高頻動態(tài)天平技術(shù)，利用非定常識別方法，同時研究了桁架斷面及箱型斷面氣動導(dǎo)納函數(shù)的特點及變化規(guī)律。以兩座大跨度懸索橋為例，考察了本文試驗導(dǎo)納函數(shù)在大跨度橋梁抖振響應(yīng)計算中的應(yīng)用。主要完成了以下幾方面的工作。首先，對紊流風場中適用于橋梁斷面的荷載模型進行了研究，建立了包含6個氣動導(dǎo)納函數(shù)、能分別反映紊流脈動分量對各荷載分量影響程度的非定常氣動荷載模型，明

3、確了6個氣動導(dǎo)納函數(shù)所反映的物理意義。其次，研究了橋梁結(jié)構(gòu)中采用的氣動導(dǎo)納函數(shù)的使用情況，指出當前橋梁結(jié)構(gòu)抖振響應(yīng)計算中廣泛采用的機翼理論氣動導(dǎo)納函數(shù)的不足?；诜嵌ǔ鈩雍奢d模型，確立全部6個氣動導(dǎo)納函數(shù)的非定常識別方法。第三，利用平板模型考察了氣動導(dǎo)納函數(shù)非定常識別方法的正確性。設(shè)計并制作桁架模型及多個能反映扁平箱梁特點的不同寬厚比的節(jié)段模型，借助高頻動態(tài)天平測量技術(shù)，研究了9種工況下桁架結(jié)構(gòu)斷面及36種工況下箱型斷面的氣動導(dǎo)納函數(shù)

4、特點及其變化規(guī)律，得出一些重要的結(jié)論。通過合理簡化，采用數(shù)值擬合技術(shù)給出分別適用于桁架結(jié)構(gòu)斷面和扁平箱梁斷面、可用于實際抖振荷載計算的三個分量的氣動導(dǎo)納函數(shù)的表達式。最后，結(jié)合主跨1108m的廣州珠江黃埔大橋及主跨1088m的貴州壩陵河大橋的抖振計算，考察了非定常理論識別的氣動導(dǎo)納函數(shù)的適用性。研究表明，本文提出的氣動導(dǎo)納函數(shù)非定常識別理論及研究方法是可靠的，能合理反映紊流風場對不同非定常抖振荷載的影響。得到的試驗導(dǎo)納函數(shù)可方便地用于實