橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)氣動導(dǎo)納函數(shù)與抖振精細(xì)化研究.pdf

1、論文首先回顧了氣動導(dǎo)納研究現(xiàn)狀以及目前存在的問題，明確了氣動導(dǎo)納是橋梁抖振分析中至關(guān)重要的氣動參數(shù)，它的研究是今后橋梁抖振精細(xì)化分析中一個重要的研究方向。本文利用風(fēng)洞試驗、數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法，對薄平板和三種典型橋梁斷面的氣動導(dǎo)納進行了詳細(xì)和深入的研究。利用實測的氣動導(dǎo)納函數(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)抖振響應(yīng)進行了精細(xì)化分析，分別提出了考慮氣動導(dǎo)納修正和抖振力空間相關(guān)性影響的頻域分析方法和時域分析方法。本文還對結(jié)構(gòu)進行了全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗研

2、究，驗證本文提出的抖振分析理論的正確性。最后總結(jié)起來本文主要進行了以下幾個方面的工作： (1)論文通過對氣動導(dǎo)納研究(包括氣動導(dǎo)納的來源、理論研究、試驗研究、測量技術(shù)、經(jīng)驗公式)結(jié)果的回顧和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)目前氣動導(dǎo)納研究的不足，明確論文研究內(nèi)容； (2)對薄機翼基本理論進行了較深入研究，更深刻地理解了氣動導(dǎo)納的物理意義，為以后其它橋梁斷面氣動導(dǎo)納的研究以及復(fù)氣動導(dǎo)納的提出奠定了理論基礎(chǔ)。推導(dǎo)了薄機翼斷面的靜力三分力系數(shù)，給出

3、了風(fēng)攻角下理想平板的靜力三分力系數(shù)，為接下來的薄平板模型靜力三分力系數(shù)的試驗、數(shù)值模擬研究提供理論參考； (3)提出了一種主動格柵技術(shù)，可以在風(fēng)洞中同時產(chǎn)生單一頻率的順風(fēng)向和豎風(fēng)向的兩個脈動分量?；谠摷夹g(shù)推導(dǎo)提出了分離頻率識別法下6個復(fù)氣動導(dǎo)納的定義式，并通過模擬數(shù)值信號檢驗了它的數(shù)值正確性； (4)根據(jù)提出的主動格柵技術(shù)開發(fā)了一套主動格柵裝置，該裝置可以產(chǎn)生順風(fēng)向和豎風(fēng)向單一頻率的諧波脈動風(fēng)場，其紊流積分尺度可以達到

4、幾十米，克服了一直以來無法提高紊流積分尺度的困擾。開發(fā)了一套雙天平水平測力裝置，可以直接測定水平放置模型的抖振力。利用開發(fā)的主動格柵裝置和雙天平水平測力裝置，實現(xiàn)6個復(fù)氣動導(dǎo)納的同時識別。對薄平板和三種典型橋梁斷面的氣動導(dǎo)納進行了測量，并對測量結(jié)果進行了分析和討論，得出重要的結(jié)論和結(jié)果； (5)基于分離頻率識別方法，實現(xiàn)了氣動導(dǎo)納的CFD數(shù)值模擬研究。利用CFD數(shù)值模擬技術(shù)，對薄平板氣動導(dǎo)納進行研究，并與試驗結(jié)果進行比較分析，得

5、出一些有意義的結(jié)論； (6)提出了一種考慮抖振力空間相關(guān)性和氣動導(dǎo)納修正的適合于雙肢薄壁高墩懸臂結(jié)構(gòu)的抖振頻域響應(yīng)分析方法。以小關(guān)橋為例，給出了該橋施工階段墩底內(nèi)力的計算公式，分析了各脈動風(fēng)荷載以及各部位上脈動風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)抖振響應(yīng)的貢獻，并且分析了抖振力空間相關(guān)性和氣動導(dǎo)納函數(shù)對結(jié)構(gòu)抖振響應(yīng)的影響； (7)提出了一種新的模擬隨機風(fēng)場的小波方法，該方法可以模擬脈動風(fēng)的間歇性和局部相似性。目前只實現(xiàn)了一維單變量風(fēng)場的模擬，有

6、待進一步的拓展： (8)提出了一種基于抖振力空間相關(guān)性考慮氣動導(dǎo)納影響的抖振時域分析方法。運用該方法對雙肢薄壁高墩懸臂結(jié)構(gòu)進行了抖振分析，并將分析結(jié)果與頻域分析結(jié)果進行比較，相互驗證了兩種方法的正確性； (9)開展了雙肢薄壁高墩懸臂結(jié)構(gòu)全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗研究，通過試驗和頻域、時域計算的結(jié)果比較，驗證兩種抖振分析理論的正確性； (10)利用第七章提出的抖振時域方法對東海大橋進行了抖振響應(yīng)分析，將計算分析結(jié)果與相關(guān)