本文選題：斜拉橋 + 并列超長(zhǎng)拉索　； 參考：《湖南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著橋梁跨徑的不斷增大,拉索長(zhǎng)度隨之增加,其布置形式也呈現(xiàn)并列等多樣化特征,在上游拉索尾流干擾下導(dǎo)致下游拉索風(fēng)致振動(dòng)問題日益突出,嚴(yán)重影響行車舒適性,甚至威脅行車安全。長(zhǎng)期以來,并列拉索尾流馳振由于其機(jī)理的復(fù)雜性使其一直成為橋梁風(fēng)工程的研究熱點(diǎn)。鑒于此,本文對(duì)尾流馳振特性及其機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先對(duì)并列超長(zhǎng)拉索進(jìn)行模態(tài)分析并對(duì)尾流馳振發(fā)生可能性進(jìn)行了評(píng)估,然后在測(cè)力風(fēng)洞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用理論分析方法對(duì)下游拉索尾流馳振的起振風(fēng)速和失穩(wěn)區(qū)域進(jìn)行了預(yù)測(cè),再采用傳統(tǒng)的拉索氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證并研究了尾流馳振特性,最后通過強(qiáng)迫振動(dòng)風(fēng)洞試驗(yàn),從氣動(dòng)力對(duì)拉索做功的角度出發(fā),利用能量分析方法,研究了尾流馳振的機(jī)理。本文主要工作與取得的成果如下:(1)首先回顧了雙圓柱繞流的研究現(xiàn)狀、尾流馳振的研究方法及其減振措施。在前人研究的基礎(chǔ)上,提出了本文研究的主要內(nèi)容及研究的思路與方法。(2)第二章建立了全橋空間桿系模型、空間板梁組合模型以及空間板殼模型與單根拉索有限元模型,模態(tài)分析得到四種模型的振動(dòng)頻率結(jié)果十分接近;并列超長(zhǎng)斜拉索在自然風(fēng)荷載下存在發(fā)生以第二階反對(duì)稱模態(tài)為主尾流馳振的可能性。(3)以某大橋420m長(zhǎng)的并列雙拉索為原型,基于剛性節(jié)段模型測(cè)定了不同風(fēng)向角下并列雙圓柱的氣動(dòng)力系數(shù);基于風(fēng)洞測(cè)力結(jié)果,按尾流馳振分析的單自由度經(jīng)典馳振理論與兩自由度耦合理論分析了尾流馳振特性,下游拉索的起振風(fēng)速為18.0m/s,風(fēng)攻角失穩(wěn)區(qū)間在15°附近。單自由度經(jīng)典馳振模型表明增加阻尼或增加剛度方案(在并列超長(zhǎng)拉索之間增加連接件)都能提高尾流馳振起振風(fēng)速,而基于兩自由度模型的理論分析表明增加阻尼遠(yuǎn)不如增加剛度有效。(4)第四章采用系統(tǒng)的氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn),研究了并列超長(zhǎng)斜拉索的尾流馳振特性及減振措施。試驗(yàn)研究表明,理論分析結(jié)果與拉索氣彈模型試驗(yàn)結(jié)果基本一致,但結(jié)構(gòu)阻尼對(duì)拉索起振風(fēng)速的提高并不十分明顯,而在雙拉索之間設(shè)置多個(gè)分隔器方案能顯著提高起振風(fēng)速,說明了兩自由度耦合馳振模型更能反應(yīng)尾流馳振特性。(5)第五章進(jìn)行了強(qiáng)迫振動(dòng)裝置進(jìn)行節(jié)段模型試驗(yàn),獲得了強(qiáng)迫位移以及引起的作用在節(jié)段模型上的氣動(dòng)力,采用時(shí)域積分方法計(jì)算了不同工況下氣動(dòng)力對(duì)下游拉索單個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)輸入的能量。研究表明,并列拉索尾流馳振運(yùn)動(dòng)具有明確的方向性。尾流馳振發(fā)生過程中,阻力對(duì)拉索做正功,使得其在該方向上的振動(dòng)加劇;而升力做功很小,且基本為負(fù),表現(xiàn)為抑制下游拉索在豎直方向的振動(dòng)。阻力做功時(shí)程曲線與位移時(shí)程曲線一樣存在明顯一致的正負(fù)部分,且兩者相位差幾乎為90°。尾流馳振發(fā)生時(shí),阻力與升力做功符號(hào)總是相反的。試驗(yàn)結(jié)果與理論分析、氣彈模型試驗(yàn)結(jié)果均吻合良好,該方法可用于判斷并列拉索是否存在發(fā)生尾流馳振的可能性。
[Abstract]:In this paper , the characteristics of wake - induced vibration and its mechanism are predicted by using the theory analysis method . ( 5 ) In the fifth chapter , the forced vibration device is subjected to segmental model tests to obtain the aerodynamic forces acting on the segment model by the forced displacement and the induced motion .
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U441.3;U448.27

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本文編號(hào)：1942683