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

【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,對橋梁結構風致振動問題的研究顯得越來越重要,抗風設計已成為橋梁設計環(huán)節(jié)中必不可少的部分。雖然基于平穩(wěn)風場作用下橋梁結構抖振響應分析的發(fā)展已趨于成熟,然而,近些年來對實測風速數據統(tǒng)計分析表明,強風場或山區(qū)復雜地形風場環(huán)境下,脈動風速具有顯著的非平穩(wěn)特性,不能再視為平穩(wěn)隨機過程脈動風作用下的橋梁抖振響應分析。本文以云南普立特大跨度懸索橋為研究對象,首先根據ANSYS建立該橋的三維有限元計算模型,并基于結構動力響應分析及模態(tài)分析理論,推導了大跨度模態(tài)貢獻度系數及最優(yōu)時間步長的計算公式,其次據橋址處風特性模擬出該橋的平穩(wěn)態(tài)三維脈動風,再此基礎上進行了橋梁抖振響應時域分析,重點研究了自激力考慮與否及不同時間步長△t因素對大跨度懸索橋風致抖振響應的影響。研究結果表明：考慮自激力結果抖振響應在部分方向起正阻尼作用,在垂直向呈現的效應比橫橋向及扭轉向上更加顯著,不考慮自激力會導致橋梁抖振響應結果失真,為了精細化的分析,不能忽略其因素的影響；由于對最優(yōu)時間步長△t=0.05s與設置時間步長△t=0.25s分別計算抖振響應的結果存在顯著差異性,證明了采取最優(yōu)時間步長對結構的分析與計算是十分必要的,此結果對大跨度懸索橋風致抖振分析具有參考價值。本文基于改進的諧波合成法的思想及實測強風數據經統(tǒng)計處理后擬合得到的時變參數來成功地模擬了非平穩(wěn)風速,然后對強風場作用下的時變平均風荷載、非平穩(wěn)抖振力及非平穩(wěn)自激力進行了詳細的闡述,最后在此基礎上進行非平穩(wěn)風場作用下的橋梁抖振響應時域分析,同時進行了不同工況下普立特大跨度懸索橋的時變平均風及非平穩(wěn)抖振響應的計算與比較,重點研究了考慮時變平均風及時變演變譜因素對大跨度橋梁抖振響應時域分析的影響,研究結果表明在強風場作用下,有必要考慮時變平均風及演變譜對大跨度橋梁抖振響應的影響。
[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.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U441.3

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本文編號：1605826