大跨度翼型橋梁抖振響應(yīng)分析及風(fēng)洞試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著現(xiàn)代橋梁技術(shù)水平的不斷提高，跨越大江大河甚至海峽的大橋不斷涌現(xiàn)，這些大跨度橋梁必須克服自然風(fēng)的作用。 目前研究結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載分布情況主要有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算三種方法，其中風(fēng)洞試驗(yàn)是現(xiàn)階段的主要手段，研究方法較為成熟。但風(fēng)洞試驗(yàn)周期長(zhǎng)，而且要消耗大量的人力和物力?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)只能在結(jié)構(gòu)建成以后進(jìn)行，而且花費(fèi)更大，還受季節(jié)、場(chǎng)地等諸多因素的影響。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的數(shù)值模擬研究提供了新的方法和手段，它自出

2、現(xiàn)起就成了風(fēng)工程領(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點(diǎn)，相比傳統(tǒng)方法它具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)可以方便地對(duì)結(jié)構(gòu)繞流風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算，得到風(fēng)速和風(fēng)壓等物理量的分布特征，以此預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，并提出改進(jìn)方案，使設(shè)計(jì)更加合理，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。 本文以天津海河柳林橋?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)其抗風(fēng)性能，尤其是風(fēng)振響應(yīng)進(jìn)行了深入研究。主要進(jìn)行了以下幾方面的工作： 首先，本文介紹了橋梁動(dòng)力特性分析的有限元理論及計(jì)算方法，并采用空間

3、梁系結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算模型對(duì)天津海河柳林橋的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性進(jìn)行了計(jì)算，得到其基本振型和頻率。 其次，介紹了抖振基本理論和基于頻域分析的抖振響應(yīng)理論計(jì)算法，并利用Scanlan的準(zhǔn)定常氣動(dòng)力公式計(jì)算抖振力和自激力并考慮氣動(dòng)導(dǎo)納，用有限元CQC法發(fā)展了求解大跨度橋梁耦合抖振響應(yīng)的有限元計(jì)算方法。 最后，對(duì)天津海河柳林橋進(jìn)行了氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)，采用尖劈加粗糙元裝置模擬了橋址處的風(fēng)環(huán)境，測(cè)試了不同風(fēng)向角來(lái)流下，該橋主翼、次翼、主梁的