本文選題：懸索橋　切入點(diǎn)：時(shí)間步長　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近幾十年來,隨著橋梁向大跨度、超大跨度的不斷發(fā)展,橋梁柔度顯得越來越大,對橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)問題的研究顯得越來越重要,抗風(fēng)設(shè)計(jì)已成為橋梁設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中必不可少的部分。雖然基于平穩(wěn)風(fēng)場作用下橋梁結(jié)構(gòu)抖振響應(yīng)分析的發(fā)展已趨于成熟,然而,近些年來對實(shí)測風(fēng)速數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明,強(qiáng)風(fēng)場或山區(qū)復(fù)雜地形風(fēng)場環(huán)境下,脈動(dòng)風(fēng)速具有顯著的非平穩(wěn)特性,不能再視為平穩(wěn)隨機(jī)過程脈動(dòng)風(fēng)作用下的橋梁抖振響應(yīng)分析。本文以云南普立特大跨度懸索橋?yàn)檠芯繉ο?首先根據(jù)ANSYS建立該橋的三維有限元計(jì)算模型,并基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析及模態(tài)分析理論,推導(dǎo)了大跨度模態(tài)貢獻(xiàn)度系數(shù)及最優(yōu)時(shí)間步長的計(jì)算公式,其次據(jù)橋址處風(fēng)特性模擬出該橋的平穩(wěn)態(tài)三維脈動(dòng)風(fēng),再此基礎(chǔ)上進(jìn)行了橋梁抖振響應(yīng)時(shí)域分析,重點(diǎn)研究了自激力考慮與否及不同時(shí)間步長△t因素對大跨度懸索橋風(fēng)致抖振響應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明：考慮自激力結(jié)果抖振響應(yīng)在部分方向起正阻尼作用,在垂直向呈現(xiàn)的效應(yīng)比橫橋向及扭轉(zhuǎn)向上更加顯著,不考慮自激力會導(dǎo)致橋梁抖振響應(yīng)結(jié)果失真,為了精細(xì)化的分析,不能忽略其因素的影響；由于對最優(yōu)時(shí)間步長△t=0.05s與設(shè)置時(shí)間步長△t=0.25s分別計(jì)算抖振響應(yīng)的結(jié)果存在顯著差異性,證明了采取最優(yōu)時(shí)間步長對結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算是十分必要的,此結(jié)果對大跨度懸索橋風(fēng)致抖振分析具有參考價(jià)值。本文基于改進(jìn)的諧波合成法的思想及實(shí)測強(qiáng)風(fēng)數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理后擬合得到的時(shí)變參數(shù)來成功地模擬了非平穩(wěn)風(fēng)速,然后對強(qiáng)風(fēng)場作用下的時(shí)變平均風(fēng)荷載、非平穩(wěn)抖振力及非平穩(wěn)自激力進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非平穩(wěn)風(fēng)場作用下的橋梁抖振響應(yīng)時(shí)域分析,同時(shí)進(jìn)行了不同工況下普立特大跨度懸索橋的時(shí)變平均風(fēng)及非平穩(wěn)抖振響應(yīng)的計(jì)算與比較,重點(diǎn)研究了考慮時(shí)變平均風(fēng)及時(shí)變演變譜因素對大跨度橋梁抖振響應(yīng)時(shí)域分析的影響,研究結(jié)果表明在強(qiáng)風(fēng)場作用下,有必要考慮時(shí)變平均風(fēng)及演變譜對大跨度橋梁抖振響應(yīng)的影響。
[Abstract]:In recent decades, with the continuous development of large span and long span, the flexibility of bridge becomes more and more large, and the study of wind-induced vibration of bridge structure becomes more and more important. Wind resistant design has become an essential part of bridge design. Although the development of buffeting response analysis of bridge structure based on stationary wind field has become mature, the statistical analysis of measured wind speed data in recent years shows that, Under the strong wind field or the complicated terrain wind field in mountainous area, the fluctuating wind speed has remarkable non-stationary characteristics. The buffeting response of bridges under the action of pulsating wind can no longer be regarded as a stationary stochastic process. In this paper, a three-dimensional finite element model of the bridge is established based on ANSYS. Based on the structural dynamic response analysis and modal analysis theory, the formulas of the long-span modal contribution coefficient and the optimal time step size are derived. Secondly, according to the wind characteristics at the bridge site, the steady three-dimensional pulsating wind is simulated. Then the buffeting response of the bridge is analyzed in time domain. The effect of self-excitation force and different time step t factors on wind-induced buffeting response of long-span suspension bridge is studied. The results show that the buffeting response of long-span suspension bridge has positive damping effect in some directions considering the self-excitation force. The effect in vertical direction is more significant than that in transverse bridge direction and torsional direction, and the effect of factors can not be ignored for the sake of fine analysis, not considering the self-excitation force will lead to the distortion of the buffeting response result of the bridge. Because there is significant difference in the buffeting response between the optimal time step t0. 05 s and the set time step t0. 25 s, it is proved that it is necessary to take the optimal time step size for the analysis and calculation of the structure. This result has reference value for wind-induced buffeting analysis of long-span suspension bridges. Based on the idea of improved harmonic synthesis method and time-varying parameters fitted by statistical processing of measured strong wind data, the non-stationary wind speed is successfully simulated in this paper. Then the time-varying mean wind load, non-stationary buffeting force and non-stationary self-excitation force under strong wind field are described in detail. Finally, the time-domain analysis of bridge buffeting response under non-stationary wind field is carried out. At the same time, the time-varying mean wind and non-stationary buffeting responses of Puli long-span suspension bridge under different working conditions are calculated and compared. The time domain analysis of buffeting response of long-span bridges is mainly studied by considering the time-varying spectrum of time-varying mean wind. The results show that under the action of strong wind field, the time domain analysis of buffeting response of long-span bridges is studied. It is necessary to consider the effect of time-varying mean wind and evolution spectrum on buffeting response of long-span bridges.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U441.3

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