【摘要】：應(yīng)用諧波疊加法模擬生成風荷載時程曲線,根據(jù)提出的雨荷載計算方法,通過對雨滴與橋面之間夾角問題的研究,得到不同風速、不同雨強下橋面雨荷載時程曲線。應(yīng)用有限元軟件建立斜拉橋三維模型,對全橋施加橫橋向單獨風荷載作用及風雨共同作用。結(jié)果表明,主梁加速度和位移在主跨跨中達到最大值,主梁和索塔橫橋向剪力在梁塔連接處達到最大值,斜拉索拉力在邊跨最長拉索處達到最大值�？紤]雨荷載的影響后,主梁和索塔加速度值、位移值和剪力值均有一定的提高,但斜拉索拉力值變化不明顯。
【圖文】：

(1+X2)4/3．(1)式中:X=1200f/v－10，f為頻率(Hz);K為表面阻力系數(shù);v－10為標準高度為10m處的平均風速(m/s)。通過諧波疊加法得到脈動風速時程曲線，并生成風荷載時程曲線［14］。表面阻力系數(shù)K=0．00129，地面粗糙度系數(shù)α=0．12，時程總長t=300s，時間步長Δt=0．1s，截至頻率ω=5Hz，頻率范圍等分數(shù)N=1024，10m高度處平均風速V10選取3個等級，分別為20．7m/s(8級風)，28．4m/s(10級風)，36．9m/s(12級風)。通過數(shù)值模擬得到主跨跨中和索塔塔頂?shù)拿}動風速時程曲線(V10=36．9m/s)，如圖1所示。圖1主跨跨中和索塔塔頂脈動風速時程曲線Fig．1Pulsatingwindspeedtime-historycurvesofthemid-spanandthetower-top通過與目標功率譜比較表明，主跨跨中和索塔塔頂模擬風速譜與目標譜曲線是一致的，表明該數(shù)值模擬方法是準確合理的，如圖2所示。將脈動風速與平均風速進行疊加，得到沿不同高度處各點的風速時程，計算得到橫橋向風荷載時程為Ft=CHAV2(t)1．6．(2)式中:CH為結(jié)構(gòu)阻力系數(shù);V(t)為各時間點風速值;A為橋梁各構(gòu)件迎風面在各模擬點處所受面積。·2·

第5期李宏男，等:風雨共同作用下斜拉橋橫橋向反應(yīng)特性研究圖2脈動風模擬風譜與目標譜比較Fig．2Comparisonofpulsatingwindspectrumandtargetwindspectrum根據(jù)現(xiàn)行公路橋梁抗風設(shè)計規(guī)范［15］，得到在橫橋向風作用下主梁、過渡墩、輔助墩、斜拉索CH值。1．2雨荷載表1降雨等級分類Table1Ｒainfallclassification降雨等級暴雨大暴雨(弱)大暴雨(中)大暴雨(強)降雨量I/(mm/h)3264100200本文計算采用作者提出的以每小時降雨量作為劃分標準［16］，如表1所示�？紤]到小雨到大雨等級降雨所產(chǎn)生的荷載對斜拉橋作用較小，故不計小雨到大雨等級分類。雨滴只在重力場作用下，下落速度不斷增加，當重力與空氣阻力達到平衡時，雨滴開始勻速下降，此時的速度即水滴的末速度Vm。通過大量的公式進行計算及實地觀測，發(fā)現(xiàn)以下公式的計算結(jié)果較為準確［17］。式中D為雨滴直徑。即:Vm=106(0．787D2+503i酓)－1，D＜1．0mm，(3)Vm=(17．2－0．844D)0．1i酓，1．0mm＜D＜3．0mm，(4)Vm=D0．113+0．0845D，3．0mm＜D＜6．0mm．(5)試驗結(jié)果表明，雨滴譜一般服從負指數(shù)分布，使用廣泛的是馬歇爾－帕爾默指數(shù)分布，簡稱M-P分布或M-P譜［18］，即n(D)=n0exp(－ΛD)．(6)式中:n0=8×103個·m－3·mm－1;Λ為斜率因子，取Λ=4．1I－0．21，I為雨強(mm/h);D為雨滴直徑(mm)。由雨滴譜分布可知，當雨滴在直徑［d1，d2］范圍內(nèi)時，可求得單位體積內(nèi)雨滴的個數(shù)為N=∫d2d1n(r)dr．(7)根據(jù)文獻［7］可知，，雨滴在與斜拉橋碰撞后，在極短時間內(nèi)速度變?yōu)?，這是一個動量變化過程，根
【作者單位】： 沈陽建筑大學土木工程學院;大連理工大學土木工程學院;
【基金】：國家自然科學基金(51421064)~~
【分類號】：U448.27


本文編號：2517682