本文選題：大跨度 + 渦激振動　； 參考：《西南交通大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：本論文旨在研究適用于大跨度變截面連續(xù)梁鋼箱梁橋渦激振動振幅的計算方法和理論,以渦激振動線性模型以及Scanlan線性模型為基礎(chǔ),引入二維斷面氣動參數(shù)變化系數(shù)及渦激氣動力跨向相關(guān)性函數(shù)推導(dǎo)渦激振動方程,將渦激氣動方程由等截面梁推廣到三維變截面梁。簡要介紹橋梁風工程研究歷程,以幾座發(fā)生渦激振動的實橋為例,闡述研究大跨度變截面連續(xù)鋼箱梁橋渦激振動的工程意義。例舉渦激振動的主要研究方法及其研究成果,探討渦激振動發(fā)生的機理,并對渦激振動理論模型進行相關(guān)討論。應(yīng)用煙線法研究典型的變截面矩形梁發(fā)生渦激振動時流場特性,獲得流場定性描述。通過風洞試驗,對比研究等截面棱柱及變截面棱柱節(jié)段模型發(fā)生渦激振動時的渦激力相關(guān)性。以渦激力線性及Scanlan線性模型為基礎(chǔ),結(jié)合變截面矩形梁煙線試驗及變截面棱柱渦激力相關(guān)性試驗結(jié)果,推導(dǎo)出適用于變截面連續(xù)梁橋的渦激振動方程；針對工程中最關(guān)心的渦激振動振幅,研究穩(wěn)態(tài)渦激振動條件下變截面連續(xù)梁橋渦激振動方程的穩(wěn)態(tài)解,建立節(jié)段模型與變截面梁實橋渦激振動振幅之間的關(guān)系。對變截面梁渦激振動計算方法進行簡化,采用工程計算上常用的修正系數(shù)法計算變截面梁渦激振動振幅。引入變化系數(shù),結(jié)合振型系數(shù)及渦激力相關(guān)性函數(shù)對等截面節(jié)段模型試驗的渦激振動振幅值進行修正,計算變截面梁橋渦激振動振幅。針對特殊變截面方形棱柱節(jié)段模型,計算得出渦激振動振幅,并與風洞試驗結(jié)果進行對比,驗證理論的正確性。為便于工程應(yīng)用,簡化渦激力模型中的參數(shù)方程：以線性變化簡化氣動參數(shù)隨截面變化；統(tǒng)一不同截面形式的跨向渦激力相關(guān)性函數(shù),提高渦激力跨向相關(guān)函數(shù)的普適性和穩(wěn)定性。通過一典型的3跨鋼箱梁連續(xù)梁橋工程實例,詳細闡述變截面梁三維渦激振動理論的應(yīng)用。即通過常規(guī)尺度節(jié)段模型渦激振動試驗分析計算大跨度變截面梁實橋渦激振動振幅。設(shè)計制作大尺度全橋氣彈性模型,利用風洞試驗驗證計算結(jié)果的可靠性。
[Abstract]:The purpose of this paper is to study the calculation method and theory of vortex-induced vibration amplitude of long-span continuous girder steel box girder bridge with variable cross-section, which is based on the linear model of vortex-induced vibration and Scanlan linear model. The vortex-induced vibration equation is derived by introducing the variation coefficient of two-dimensional cross-section aerodynamic parameters and the cross-direction correlation function of vortex-induced aerodynamic force. The vortex-induced aerodynamic equation is extended from the equal-section beam to the three-dimensional variable-cross-section beam. This paper briefly introduces the research course of bridge wind engineering, taking several real bridges with vortex-induced vibration as examples, expounds the engineering significance of studying vortex-induced vibration of long-span continuous steel box girder bridges with variable cross-section. The main research methods and results of vortex-induced vibration are illustrated, the mechanism of vortex-induced vibration is discussed, and the theoretical model of vortex-induced vibration is discussed. The flow field characteristics of a typical variable-section rectangular beam under vortex-induced vibration are studied by means of the smoke line method, and the qualitative description of the flow field is obtained. Through wind tunnel test, the correlation of vortex-induced forces between the constant section prism and the variable section prism segment model is studied. Based on the linear model of vortex-induced force and Scanlan linear model, the vortex-induced vibration equation suitable for continuous beam bridge with variable cross-section is derived by combining the results of smoke line test of rectangular beams with variable cross-section and vortex-induced force of prism with variable cross-section. Aiming at the vortex-induced vibration amplitude which is most concerned in engineering, the steady state solution of vortex-induced vibration equation of continuous beam bridge with variable cross-section under the condition of steady-state vortex-induced vibration is studied, and the relationship between the segmental model and the vortex-induced vibration amplitude of a solid bridge with variable cross-section is established. The calculation method of vortex-induced vibration of beam with variable section is simplified, and the amplitude of vortex-induced vibration of beam with variable cross-section is calculated by the modified coefficient method commonly used in engineering calculation. The Vortex vibration amplitude of the constant section model test is modified by introducing the variation coefficient and combining the mode coefficient and the vortex-induced force correlation function to calculate the vortex-induced vibration amplitude of the beam bridge with variable cross-section. For the special variable section square prism segment model, the amplitude of vortex-induced vibration is calculated and compared with the results of wind tunnel test to verify the correctness of the theory. For the sake of engineering application, the parameter equations in the vortex-induced force model are simplified: the aerodynamic parameters change with the cross-section with linear variation, and the cross-vortex force correlation function with different cross-section forms is unified. The universality and stability of the cross-direction correlation function of vortex-induced forces are improved. Through a typical engineering example of a 3-span steel box girder continuous beam bridge, the application of three-dimensional vortex-induced vibration theory of variable section beam is expounded in detail. The amplitude of vortex-induced vibration of a large span beam bridge with variable section is calculated by the experimental analysis of vortex-induced vibration of conventional scale segmental model. A large scale full bridge aero-elastic model is designed and built, and the reliability of the calculation results is verified by wind tunnel test.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U441.3

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本文編號：2016137