本文關鍵詞：大跨度橋梁主梁渦激振動展向效應試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大跨度橋梁主梁具有質(zhì)量相對較輕、自振頻率小、阻尼低等特點,在運營階段常遇風速下易發(fā)生渦激共振現(xiàn)象,從而引起行車舒適性和橋梁結構疲勞等問題。由于實際主梁結構具有三維特性,且受實際風場及結構自身振型等影響,主梁渦激力沿橋軸線方向(即展向)并非完全相關,橋梁主梁結構渦振振動展向相關性問題是橋梁結構渦激振動研究的一個重要課題。論文受國家自然科學基金項目“大跨度主梁結構渦激力展向相關性試驗研究(編號:51178181)”資助,以廣東江順大橋為工程依托,對大跨度橋梁主梁渦激振動的展向效應進行研究。本文主要研究工作如下:(1)簡要介紹了大跨橋梁渦激振動典型案例及控制措施,并對橋梁主梁結構渦激振動研究現(xiàn)狀進行了綜述,最后給出本文的研究內(nèi)容和研究技術路線。(2)設計并制作了幾何縮尺比為1:80的江順大橋主梁節(jié)段模型,進行了同步測振、測壓主梁節(jié)段模型風洞試驗,獲得了橋梁主梁結構在不同風攻角下的渦振鎖定區(qū)間,并對渦激力展向相關性及渦激力氣動參數(shù)識別進行了研究。結果表明,主梁斷面渦激力展向相關系數(shù)在渦振狀態(tài)大于靜止狀態(tài),渦激力展向相關系數(shù)變化主要受自激力和強迫力的影響。(3)采用滑移網(wǎng)格與動網(wǎng)格相結合的方法對寬高比為5的矩形斷面和閉口流線型箱梁斷面分別進行了渦激振動CFD數(shù)值模擬,并對主梁渦激振動機理進行了初步探討。在此基礎上建立了橋梁主梁斷面渦激力氣動參數(shù)識別的CFD數(shù)值方法,并與基于模型試驗數(shù)據(jù)的識別結果進行比較,驗證了該方法的可行性。(4)設計并制作了幾何縮尺比為1:80的江順大橋主梁拉條模型,采用同步測振、測壓方法在低紊流度風場中進行了風洞試驗研究,并與節(jié)段模型試驗結果進行了比較。結果表明,在主梁斷面渦振鎖定區(qū)主梁結構渦激力展向相關性主要受振型影響。(5)基于Scanlan經(jīng)驗線性模型初步建立了橋梁主梁結構渦激振動有限元方法,對大跨度橋梁主梁節(jié)段模型和拉條模型分別進行渦振響應二維、三維瞬態(tài)有限元時程計算。計算結果表明:有限元模型計算結果和試驗結果總體吻合較好。
【關鍵詞】：大跨度橋梁 渦激振動 渦激力展向相關性 風洞試驗 數(shù)值模擬 有限元分析
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 第1章 緒論16-27
• 1.1 橋梁渦激振動典型案例及控制措施16-18
• 1.2 結構渦激振動的研究概述18-25
• 1.2.1 研究方法18-21
• 1.2.2 渦振的影響因素21-22
• 1.2.3 渦振氣動力展向相關性的現(xiàn)狀研究22-24
• 1.2.4 渦振計算方法研究24-25
• 1.3 本文的研究內(nèi)容25-27
• 1.3.1 研究背景及意義25
• 1.3.2 主要內(nèi)容25-27
• 第2章 主梁節(jié)段模型渦激振動試驗研究27-56
• 2.1 節(jié)段模型渦激振動試驗27-30
• 2.1.1 工程簡介27-28
• 2.1.2 試驗模型及工況28-30
• 2.2 渦振響應結果30-35
• 2.2.1 豎向渦振響應30-33
• 2.2.2 扭轉(zhuǎn)渦振響應33-35
• 2.3 主梁節(jié)段模型氣動力展向相關性研究35-46
• 2.3.1 展向相關性系數(shù)35-37
• 2.3.2 節(jié)段模型渦振狀態(tài)氣動力展向相關性37-42
• 2.3.3 節(jié)段模型靜止狀態(tài)氣動力展向相關性42-44
• 2.3.4 節(jié)段模型表面壓力分布44-46
• 2.4 渦激力氣動參數(shù)識別46-54
• 2.4.1 經(jīng)驗線性模型47-50
• 2.4.2 經(jīng)驗非線性模型50-54
• 2.5 本章小結54-56
• 第3章 主梁斷面渦振數(shù)值模擬及參數(shù)識別56-81
• 3.1 數(shù)值計算理論與方法56-60
• 3.1.1 CFD理論概述56-58
• 3.1.2 本文計算方法58-60
• 3.2 矩形主梁斷面渦激振動數(shù)值模擬60-72
• 3.2.1 矩形斷面計算參數(shù)60-63
• 3.2.2 矩形斷面靜止繞流結果63-64
• 3.2.3 矩形斷面渦振響應結果及機理分析64-72
• 3.3 江順大橋主梁斷面渦振二維數(shù)值模擬72-76
• 3.3.1 主梁斷面計算參數(shù)及網(wǎng)格劃分72-73
• 3.3.2 主梁斷面靜止繞流結果73-74
• 3.3.3 主梁斷面渦振響應結果74-76
• 3.4 基于數(shù)值模擬方法的渦激力氣動參數(shù)識別76-79
• 3.4.1 氣動參數(shù)識別方法76-77
• 3.4.2 矩形主梁斷面氣動參數(shù)識別結果77-78
• 3.4.3 江順大橋主梁斷面氣動參數(shù)識別結果78-79
• 3.5 本章小節(jié)79-81
• 第4章 主梁拉條模型渦激振動試驗研究81-100
• 4.1 拉條模型渦激振動試驗81-84
• 4.1.1 模型設計原理81
• 4.1.2 拉條模型的制作81-82
• 4.1.3 模型參數(shù)及試驗工況82-84
• 4.2 低紊流場渦振響應結果84-90
• 4.2.1 拉條模型渦振響應結果84-89
• 4.2.2 歸一化振型函數(shù)換算89-90
• 4.3 拉條模型氣動力展向相關性研究90-98
• 4.3.1 一階渦振狀態(tài)氣動力展向相關性90-93
• 4.3.2 二階渦振狀態(tài)氣動力展向相關性93-95
• 4.3.3 三階渦振狀態(tài)氣動力展向相關性95-97
• 4.3.4 靜止狀態(tài)氣動力展向相關性97-98
• 4.4 本章小結98-100
• 第5章 基于Scanlan經(jīng)驗線性模型的渦振響應計算100-107
• 5.1 計算方法100
• 5.2 節(jié)段模型渦振響應計算100-103
• 5.3 拉條模型渦振響應計算初涉103-105
• 5.4 本章小結105-107
• 結論與展望107-109
• 參考文獻109-114
• 致謝114-115
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文115

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