山區(qū)峽谷風(fēng)特性參數(shù)及大跨度桁梁橋風(fēng)致振動(dòng)研究.pdf

1、山區(qū)峽谷橋梁抗風(fēng)是當(dāng)前風(fēng)工程研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，這是一個(gè)涉及山區(qū)峽谷風(fēng)特性、橋梁結(jié)構(gòu)及二者相互作用及抗風(fēng)優(yōu)化措施的多學(xué)科研究課題。雖然國內(nèi)外在山區(qū)橋梁抗風(fēng)方面進(jìn)行了一些研究和探討，但是文獻(xiàn)資料相對(duì)較少，實(shí)測(cè)氣象資料嚴(yán)重不足，山區(qū)峽谷風(fēng)特性研究膚淺，峽谷橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施欠缺。本文以位于山區(qū)峽谷的貴州壩陵河特大跨度桁架加勁梁懸索橋和新疆果子溝大跨度桁梁斜拉橋?yàn)槔到y(tǒng)地對(duì)山區(qū)峽谷風(fēng)特性及大跨度桁架加勁梁橋的抗風(fēng)問題進(jìn)行了研究，主要進(jìn)行了以

2、下幾個(gè)方面的工作：
　　 (1)本文利用FLUENT軟件對(duì)壩陵河大橋橋址風(fēng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，主要研究橋位風(fēng)場(chǎng)分布，通過引入風(fēng)速放大系數(shù)這一無量綱參數(shù)，直觀的描述考察點(diǎn)風(fēng)速分量與邊界入口風(fēng)速的關(guān)系。通過壩陵河大橋橋址地形風(fēng)洞試驗(yàn)，對(duì)峽谷區(qū)地形的紊流風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，從平均風(fēng)特性、脈動(dòng)風(fēng)特性和山區(qū)特殊風(fēng)現(xiàn)象這三個(gè)方面分析了山區(qū)風(fēng)場(chǎng)的空間分布特征。
　　 (2)針對(duì)山區(qū)橋梁橋址處缺乏氣象實(shí)測(cè)資料難于準(zhǔn)確量化推算山區(qū)

3、峽谷橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)風(fēng)速的狀況，本文在研究總結(jié)前人文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，探討了“虛擬標(biāo)準(zhǔn)氣象站”的設(shè)立，改進(jìn)了反距離加權(quán)風(fēng)速插值法，對(duì)海拔高度進(jìn)行了修正，提出包含距離因子“r”和山脈遮擋效應(yīng)因子“η”的雙因子風(fēng)速內(nèi)插方法。在此基礎(chǔ)上歸納出一個(gè)適用于山區(qū)橋址峽谷基本風(fēng)速計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式，并經(jīng)過幾個(gè)算例的驗(yàn)證，是相對(duì)準(zhǔn)確量化推算山區(qū)峽谷橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)風(fēng)速的實(shí)用方法。
　　 (3)介紹了桁梁橋全橋氣彈模型的設(shè)計(jì)原則，并以壩陵河大橋和果子溝大橋?yàn)槔?/p>

4、，建立了全橋仿真有限元模型并進(jìn)行了動(dòng)力特性計(jì)算。本文在明石海峽大橋氣彈模型設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上對(duì)“V”型彈簧加以改進(jìn)，首次提出了利用“U”型彈簧連接桁架加勁梁段來模擬主梁剛度，并通過模態(tài)試驗(yàn)證明了該方法是一種適合于大跨度桁梁橋的全橋氣彈模型設(shè)計(jì)方法。探討了“U”型彈簧的設(shè)計(jì)原則，分析了各個(gè)參數(shù)的變化對(duì)主梁剛度的影響。
　　 (4)回顧了顫振的分析理論，并編制了三維顫振分析的狀態(tài)空間法的計(jì)算程序，對(duì)壩陵河大橋進(jìn)行了顫振穩(wěn)定性分析。對(duì)壩

5、陵河大跨徑桁架加勁梁懸索橋進(jìn)行了氣動(dòng)優(yōu)化措施的風(fēng)洞試驗(yàn)研究，首次應(yīng)用氣動(dòng)翼板于實(shí)際橋梁。分析了各種氣動(dòng)措施對(duì)顫振穩(wěn)定性的影響，最終確定了橋面板中央開槽和氣動(dòng)翼板組合這一最優(yōu)方案，通過考察節(jié)段模型系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)總阻尼隨風(fēng)速的變化情況，進(jìn)行了氣動(dòng)翼板抑制顫振機(jī)理分析。
　　 (5)進(jìn)行了桁梁橋氣動(dòng)導(dǎo)納函數(shù)的試驗(yàn)研究，介紹了識(shí)別氣動(dòng)導(dǎo)納函數(shù)的試驗(yàn)原理和試驗(yàn)方法，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果做了三種氣動(dòng)導(dǎo)納、不同攻角、不同風(fēng)速的對(duì)比分析，然后計(jì)算得到其氣動(dòng)導(dǎo)納