近年來(lái),國(guó)內(nèi)懸索橋的建設(shè)如火如荼,跨度越來(lái)越大,結(jié)構(gòu)越來(lái)越輕柔,存在靜風(fēng)失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。本文基于主跨786m、主梁寬高比10.4的懸索橋進(jìn)行了靜風(fēng)力系數(shù)和靜風(fēng)穩(wěn)定性的方案對(duì)比研究,以期對(duì)大跨度懸索橋的靜風(fēng)穩(wěn)定性能有較全面的認(rèn)識(shí),并為類(lèi)似橋梁的靜風(fēng)性能優(yōu)化提供依據(jù)。主要進(jìn)行的工作及得到的結(jié)論有:(1)基于實(shí)測(cè)氣象資料計(jì)算了本橋橋面高度處的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速,成橋狀態(tài)為43.82m/s,施工階段的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速為40.31m/s。然后,在大型有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行橋梁動(dòng)力特性分析,得到主橋基頻0.096Hz,一階振型為主梁縱漂+反對(duì)稱(chēng)豎彎,豎向基頻0.1733Hz,扭轉(zhuǎn)基頻0.3914Hz。(2)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)方案成橋態(tài)的風(fēng)洞節(jié)段模型測(cè)力試驗(yàn),將其結(jié)果作為本文數(shù)值模擬精度驗(yàn)證的基準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上,采用CFD手段研究人行欄桿位置、斜腹板傾角、梁底導(dǎo)流板對(duì)本橋主梁靜風(fēng)系數(shù)的影響。研究表明,主梁阻力、升力及力矩系數(shù)(C_D、C_L、C_M)受上述影響的程度與來(lái)流風(fēng)攻角密切相關(guān),其中C_D、C_L變化較大,而C_M變化較小。(3)在ANSYS中進(jìn)行了主橋非線性靜風(fēng)失穩(wěn)的全過(guò)程分析。發(fā)現(xiàn)主橋跨中節(jié)點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)、橫向及豎向位移隨加載風(fēng)速的變化均呈非線性增加趨勢(shì),說(shuō)明本橋的靜風(fēng)位移過(guò)程是扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎及豎彎變形的耦合結(jié)果。當(dāng)加載風(fēng)速達(dá)到各工況的臨界失穩(wěn)風(fēng)速時(shí),位移曲線的斜率突然增大。(4)對(duì)比了初始風(fēng)攻角分別為0°,±6°時(shí)的主橋靜風(fēng)穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)初始風(fēng)攻角對(duì)該橋靜風(fēng)穩(wěn)定性有顯著影響。與0°初始風(fēng)攻角相比,正值初始風(fēng)攻角下的靜風(fēng)失穩(wěn)風(fēng)速低(穩(wěn)定性差),負(fù)值初始風(fēng)攻角下的失穩(wěn)風(fēng)速高(穩(wěn)定性較好)。(5)在上述研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了主梁靜風(fēng)穩(wěn)定性的優(yōu)化研究。結(jié)果表明,動(dòng)人行欄桿位置和改變斜腹板傾角對(duì)于本橋在不同初始風(fēng)攻角下的靜風(fēng)穩(wěn)定性的影響是不確定的。增設(shè)梁底折式導(dǎo)流板后,三種不同初始風(fēng)攻角下的靜風(fēng)失穩(wěn)風(fēng)速均較初步設(shè)計(jì)方案提高,其中較寬的導(dǎo)流板提升程度更大。因此,本文最終確定的優(yōu)化方案為:梁底安裝折角15°,寬度2cm(1:50模型尺寸)的折式導(dǎo)流板。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：U448.25
【部分圖文】：

2( ) 0.5 ( )g MM U C H方法相比，這種方法具有一些顯著特征：(a)風(fēng)速載的影響，橋梁的整體結(jié)構(gòu)會(huì)在一定程度上發(fā)生變發(fā)生變化，三分力系數(shù)也會(huì)出現(xiàn)些許改變，綜合影同程度的改變，這在一定程度上表明靜風(fēng)荷載對(duì)橋；(b)風(fēng)載參數(shù)逐漸改變時(shí)，靜風(fēng)荷載也會(huì)隨之發(fā)生了一種非線性變化規(guī)律。計(jì)算中，橋梁的主要自振振型可以得到確定，與此同時(shí)梁的相應(yīng)頻率，以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，便可以為節(jié)段主要是為其試驗(yàn)的進(jìn)行提供一定的數(shù)據(jù)支持。然后并通過(guò)該程序得到該橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的動(dòng)力特性，采有限元法），以具體狀況為基礎(chǔ)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行下面的圖 3-3 所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第 3 章 橋梁外形對(duì)于主梁靜風(fēng)力系數(shù)的影響3.1 工程背景本 文 以 某 主 跨 768m 的 懸 索 橋 為 工 程 背 景 ， 該 橋 跨 徑 布 置 為210m+768m+210m。橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高為 267.8m，橋位場(chǎng)地地表類(lèi)別為 B 類(lèi)。主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面如下面的圖 3-1 所示，整個(gè)橋梁的立面布置狀況如下面的圖 3-2 所示。

- 23 -圖 3-2 大橋立面布置（單位：cm）3.2 節(jié)段模型及試驗(yàn)參數(shù).2.1 風(fēng)洞試驗(yàn)理論剛體模型測(cè)力試驗(yàn)是利用測(cè)力天平測(cè)出作用在整體結(jié)構(gòu)上的氣動(dòng)合力（）或者作用在結(jié)構(gòu)不同節(jié)段上的氣動(dòng)力（系數(shù)）。試驗(yàn)中使用剛性不變形的型或節(jié)段模型，因此無(wú)需模擬結(jié)構(gòu)本身的剛度和動(dòng)力特性，但需要保持模

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本文編號(hào)：2830153