近年來,我國矮塔斜拉橋的建造勢頭發(fā)展迅猛,但一直缺乏專門的設(shè)計規(guī)范,許多關(guān)鍵技術(shù)問題亟待解決。北港島和寧大橋是一座單索面矮塔斜拉橋,跨徑布置為80+138+80m,箱型主梁寬26m,橋位處于靜海環(huán)境,常年受臺風(fēng)等惡劣天氣的影響,其抗風(fēng)問題必須進行專門研究。本文采用數(shù)值計算與風(fēng)洞試驗相結(jié)合的手段,研究了和寧大橋成橋態(tài)和施工態(tài)(最大雙懸臂狀態(tài))的動力特性和靜風(fēng)性能,主要得到了如下結(jié)論:1.和寧大橋橋址處基本風(fēng)速為38.4 m/s,成橋狀態(tài)設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速為44.1 m/s,施工階段設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速為31.1 m/s,成橋狀態(tài)靜陣風(fēng)風(fēng)速取為46.6 m/s,施工階段靜陣風(fēng)風(fēng)速取為40.7 m/s。2.采用離散有限元法在大型通用分析軟件ANSYS中建立了和寧大橋的成橋態(tài)和最大雙懸臂狀態(tài)的有限元模型。結(jié)果表明,和寧大橋成橋狀態(tài)的一階豎彎頻率為0.570Hz,一階扭轉(zhuǎn)頻率為3.139Hz;最大雙懸臂施工狀態(tài)一階豎彎頻率為0.309Hz,一階扭轉(zhuǎn)頻率為3.202Hz。3.采用計算流體力學(xué)分析軟件ANSYS FLUENT計算了變截面主梁9個關(guān)鍵斷面以及橋塔5個關(guān)鍵斷面在不同風(fēng)攻角來流作用下的施工態(tài)與成橋態(tài)靜力三分力系數(shù)。為驗證數(shù)值計算的準(zhǔn)確性,制作了主梁墩頂、跨中及橋塔中部斷面的節(jié)段模型,并在風(fēng)洞試驗中采用高分量動態(tài)天平測量得到了其在不同風(fēng)攻角下的靜力三分力系數(shù)。經(jīng)對比,本文CFD數(shù)值計算的結(jié)果滿足精度需要。4.基于靜力三分力的計算結(jié)果,采用陣風(fēng)荷載理論對該橋的成橋狀態(tài)、施工狀態(tài)分別進行了等效靜風(fēng)荷載的作用分析。其中成橋狀態(tài)進行了橫橋向風(fēng)和順橋向風(fēng)荷載的計算,施工狀態(tài)分別進行了橫橋向風(fēng)荷載對稱加載和不對稱加載的計算分析,給出了上述各個工況下橋梁典型位置斷面處的位移及內(nèi)力分布,可供該橋設(shè)計的荷載組合提供參考。5.考慮幾何非線性、荷載非線性計算得到的和寧大橋靜風(fēng)失穩(wěn)臨界風(fēng)速為157m/s,遠遠高于其設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速,說明和寧大橋的成橋狀態(tài)靜風(fēng)穩(wěn)定性滿足要求。
【學(xué)位單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U448.27;U441
【部分圖文】：

激特性主要表現(xiàn)在可以從平均風(fēng)場中汲取能量。渦激振動容易剛度和舒適性等問題。當(dāng)橋梁的主要部件如（梁和橋塔、主纜經(jīng)過時，往往會出現(xiàn)氣流分流的現(xiàn)象，并且在尾流中形成有序結(jié)構(gòu)表面脫離出去。漩渦的不斷脫落也會使結(jié)構(gòu)表面發(fā)生壓力情況下，漩渦脫落從結(jié)構(gòu)表面脫離的頻率基本與結(jié)構(gòu)的自振頻梁就會發(fā)生共振現(xiàn)象——這就是所謂的渦激振動。使渦振發(fā)生說不會太大，橋梁結(jié)構(gòu)在較低的風(fēng)速條件下就有可能發(fā)生渦振振這類發(fā)散振動一樣導(dǎo)致橋梁毀壞，但會對結(jié)構(gòu)的疲勞振動產(chǎn)可能影響橋梁的剛度，最終影響其使用性能和耐久性能。[2]是一種隨機的振動，是因為大氣中的脈動成分使橋梁產(chǎn)生的這種振幅受到限制的振動與振幅不受限制的發(fā)散振動（如顫振橋梁的徹底破壞，但在建設(shè)期間施工人員操作和機械裝置的過和路人走進一座橋梁和車輛交通，會讓他們產(chǎn)生不舒服的感覺筑和交通。上述四種橋梁風(fēng)致振動的特點，可以得到圖 1.2 與圖 1.3 的關(guān)系

振這類發(fā)散振動一樣導(dǎo)致橋梁毀壞，但會對結(jié)構(gòu)的疲勞振動產(chǎn)可能影響橋梁的剛度，最終影響其使用性能和耐久性能。[2]是一種隨機的振動，是因為大氣中的脈動成分使橋梁產(chǎn)生的這種振幅受到限制的振動與振幅不受限制的發(fā)散振動（如顫振橋梁的徹底破壞，但在建設(shè)期間施工人員操作和機械裝置的過和路人走進一座橋梁和車輛交通，會讓他們產(chǎn)生不舒服的感覺筑和交通。上述四種橋梁風(fēng)致振動的特點，可以得到圖 1.2 與圖 1.3 的關(guān)系圖 0.1 風(fēng)致振動振幅（A）與來流風(fēng)速（V）的關(guān)系曲線示意圖2 Schematic diagram of the relationship between wind-induced vibration amincoming wind speed

圖 0.3 橋梁風(fēng)振性能控制原則re 1.4 Bridge Wind-induced Performance Control Prin圖 0.4 橋梁主要風(fēng)振控制措施Figure 1.5 Bridge Wind Vibration Control Measures
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本文編號：2864123