【摘要】：近年來(lái)隨著交通量的增大，雙幅橋梁以寬敞的視覺(jué)效果、良好的行車(chē)條件備受設(shè)計(jì)者的青睞。雙幅橋梁斷面復(fù)雜，間距較小，更易受到氣動(dòng)干擾效應(yīng)的影響，由氣動(dòng)干擾引起的雙幅橋面靜風(fēng)荷載、渦激振動(dòng)及顫振穩(wěn)定性等與單幅橋面相比也存在一定差別。氣動(dòng)干擾是大跨度雙幅橋面橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)最為關(guān)注的問(wèn)題之一。本文首先詳細(xì)介紹了大跨度雙幅橋面橋梁氣動(dòng)干擾研究現(xiàn)狀，然后采用CFD數(shù)值分析方法，針對(duì)某跨江雙幅橋面橋梁氣動(dòng)干擾進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本文的主要工作如下： 1.采用k SST湍流模型對(duì)三種典型斷面（矩形斷面、Π形斷面和流線形斷面）三分力系數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬，將模擬結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)進(jìn)行比較，驗(yàn)證數(shù)值模擬的可靠性。并通過(guò)改變串列雙幅斷面的間距來(lái)研究這三種典型雙幅斷面的三分力系數(shù)在不同工況下的變化規(guī)律。 2.以某在建大跨雙幅跨江橋梁為分析原型，采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的方法，對(duì)橋梁斷面的氣動(dòng)干擾場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，考慮在不同風(fēng)攻角下增設(shè)導(dǎo)流板、風(fēng)嘴等氣動(dòng)措施，分析掌握三分力系數(shù)的變化特點(diǎn)以及雷諾數(shù)效應(yīng)的影響。研究表明：大跨雙幅橋梁斷面存在三分力系數(shù)的雷諾數(shù)效應(yīng)，阻力系數(shù)隨著雷諾數(shù)的增加而減少，并在低雷諾數(shù)區(qū)域反應(yīng)劇烈；增設(shè)氣動(dòng)措施（導(dǎo)流板、風(fēng)嘴）后氣動(dòng)干擾影響減弱，并在一定范圍內(nèi)使得升力系數(shù)、扭矩系數(shù)較橋梁原斷面有所降低；在不同氣動(dòng)措施下，雷諾數(shù)對(duì)橋梁斷面的三分力系數(shù)影響規(guī)律相似，不同雷諾數(shù)下流場(chǎng)特性也基本相同。 3.大跨雙幅橋梁極易出現(xiàn)渦激共振，由于其在低風(fēng)速區(qū)段就可能發(fā)生，因此是研究和設(shè)計(jì)領(lǐng)域比較關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。由于渦激振動(dòng)問(wèn)題的復(fù)雜性，目前缺乏有關(guān)橋梁渦激振動(dòng)的系統(tǒng)抗風(fēng)設(shè)計(jì)理論和方法，仍處于通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)大跨雙幅橋梁的設(shè)計(jì)方案是否存在渦激共振的階段。本文采用CFD方法，對(duì)上述大跨雙幅橋梁在風(fēng)作用下的渦激振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬，探討在不同風(fēng)攻角下增設(shè)導(dǎo)流板、風(fēng)嘴后對(duì)渦激共振的影響特性。同時(shí)，為深入考慮鈍體斷面與風(fēng)場(chǎng)之間的氣動(dòng)耦合作用對(duì)渦振的影響，通過(guò)用戶自定義函數(shù)的方法(UDF)引入氣動(dòng)耦合效應(yīng)，模擬分析氣動(dòng)耦合作用下大跨雙幅橋梁的氣動(dòng)渦振特點(diǎn)，顯示結(jié)果與未考慮氣動(dòng)耦合作用時(shí)的接近，表明此時(shí)氣動(dòng)耦合影響較小。 本文的研究成果可為進(jìn)一步研究大跨雙幅橋梁氣動(dòng)干擾效應(yīng)，以及實(shí)際工程的大跨雙幅橋梁設(shè)計(jì)提供參考和指導(dǎo)。
【圖文】：

抖振響應(yīng)等問(wèn)題[1]。在國(guó)內(nèi)外，近幾十年建成了許多雙幅橋面橋梁，如日本的主跨為 405m 的名港西大橋（圖 1.1），美國(guó)德克薩斯的 Fred Hartman 橋；2012 年建成通車(chē)的湖南湘西矮寨特大懸索橋，主跨 1176m，主跨居世界第三、亞洲第一（圖1.2）；在建的安徽蕪湖長(zhǎng)江二橋，擬采用的主梁橫斷面如圖 1.3 所示。

主跨居世界第三、亞洲第一（圖1.2）；在建的安徽蕪湖長(zhǎng)江二橋，擬采用的主梁橫斷面如圖 1.3 所示。圖 1.1 名港西大橋 圖 1.2 矮寨特大懸索橋Fig1.1 Meiko-Chuo Bridge Fig1.2 Aizhai suspension bridge圖 1.3 蕪湖長(zhǎng)江二橋標(biāo)準(zhǔn)節(jié)斷面Fig1.3 Second bridge of Wuhu Yangtze River standard section1940 年風(fēng)振致使美國(guó)的塔科馬橋的毀壞拉開(kāi)了研究橋梁空氣動(dòng)力學(xué)的序幕。過(guò)去 60 多年來(lái)，對(duì)氣動(dòng)干擾效應(yīng)的研究主要涉及以下方面：1.對(duì)干擾機(jī)理的研究；2.對(duì)低矮建筑房屋、構(gòu)筑物等氣動(dòng)干擾的研究；3.對(duì)不同的建筑模型進(jìn)行研究，除矩形斷面建筑模型外還包括復(fù)雜外形建筑模型和大跨屋蓋結(jié)構(gòu)模型的研究[2-3]。目前，大跨雙幅橋面橋梁氣動(dòng)干擾研究的文獻(xiàn)相對(duì)較少，表 1.1 為主要針對(duì)特定的工程來(lái)研究雙幅橋面橋梁的氣動(dòng)干擾。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U441.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉志文;陳政清;劉高;邵新鵬;;雙幅橋面橋梁三分力系數(shù)氣動(dòng)干擾效應(yīng)試驗(yàn)研究[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年01期

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本文編號(hào)：2559912