大跨度鋼桁架拱橋風(fēng)振研究.pdf_第1頁(yè)
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1、大跨鋼桁架拱橋是風(fēng)敏感型結(jié)構(gòu)體系,風(fēng)荷載是此類型拱橋設(shè)計(jì)的控制荷載之一。重慶朝天門(mén)長(zhǎng)江大橋?yàn)榇祟悩蛄旱牡湫桶咐?本文以其為對(duì)象,通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)大跨度鋼桁架拱橋的相關(guān)的風(fēng)致振動(dòng)問(wèn)題展開(kāi)了研究,主要包括以下幾方面內(nèi)容:
   ①通過(guò)節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)為大跨桁架拱橋文章后面的抖振提供數(shù)據(jù)。在氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)過(guò)程前,對(duì)橋址風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M。
   ②針對(duì)大跨鋼桁拱橋全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)要求和其本身的受力特點(diǎn),提出

2、了采用變截面單根梁等效模擬大跨鋼桁架拱橋的空間變截面桁架拱段的方案。并基于此方案,建立了等效單根梁有限元模型,經(jīng)動(dòng)力特性計(jì)算后,對(duì)比得知該等效模型與全橋仿真有限元模型結(jié)果一致。
   ③基于等效單根梁有限元模型,在大跨鋼桁架拱橋全橋氣彈模型設(shè)計(jì)中提出了采用變截面工字型芯梁模擬橋拱剛度并合理簡(jiǎn)化外衣的方案。該方案能夠較準(zhǔn)確的模擬結(jié)構(gòu)氣動(dòng)外形和剛度系統(tǒng),從而使得全橋氣彈模型設(shè)計(jì)切實(shí)可行。通過(guò)動(dòng)力特性試驗(yàn)檢驗(yàn),表明大跨度鋼桁架拱橋全橋

3、氣彈模型設(shè)計(jì)方案是正確的。
   ④全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)中,分別測(cè)量均勻流和湍流中,橋梁各個(gè)工況各個(gè)風(fēng)偏角下的風(fēng)振響應(yīng)。編程處理了試驗(yàn)數(shù)據(jù),并根據(jù)數(shù)據(jù)分析研究了該橋的抗風(fēng)性能。
   ⑤針對(duì)大跨度鋼桁架拱橋的特點(diǎn),采用諧波合成法模擬了大跨度鋼桁架拱橋的空間三維風(fēng)場(chǎng),且進(jìn)行了時(shí)域抖振分析。其結(jié)果與試驗(yàn)值吻合。
   ⑥為考慮流固耦合作用,將振動(dòng)方程的數(shù)值方法Runge-Kutta法代碼嵌入FLUENT軟件中,使之可

4、以進(jìn)行渦激振動(dòng)仿真計(jì)算。建立二維平面流固耦合,對(duì)大跨鋼桁架拱橋典型桿件渦激振動(dòng)進(jìn)行計(jì)算分析。系統(tǒng)對(duì)比研究了結(jié)構(gòu)自由度、阻尼比、風(fēng)偏角、前桿干擾對(duì)桿件渦激振動(dòng)影響。
   ⑦以ANSYSWORKBENCH為平臺(tái),對(duì)大跨度鋼桁架拱橋的吊索進(jìn)行合理流固耦合分析計(jì)算。首先對(duì)圓截面的吊索進(jìn)行分析,建立了計(jì)算模型,采用層流模型與k-ω湍流模型對(duì)比計(jì)算,分析研究了節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程曲線及索表面點(diǎn)風(fēng)壓時(shí)程曲線等風(fēng)振響應(yīng)特性。然后對(duì)兩并列吊索及兩串列吊

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