本文關(guān)鍵詞：大跨度鋼桁架拱橋風(fēng)致振動(dòng)試驗(yàn)與仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋼桁架拱橋具有受力合理、結(jié)構(gòu)輕巧、施工快捷和便于節(jié)段拼裝的特點(diǎn),在我國西南部山區(qū)橋梁建設(shè)和沿海地區(qū)跨江橋梁建設(shè)中擔(dān)任著重要角色。由于跨谷跨江的需要,鋼桁架拱橋的跨度一般在300m以上。跨度的提升將導(dǎo)致拱橋整體剛度降低,加之鋼拱橋阻尼較小,使得結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)的敏感性大大增加,風(fēng)致振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)施工階段和成橋運(yùn)營階段的影響變得重要,尤其在對(duì)剛度較低的大懸臂施工階段。而現(xiàn)行的《公路橋梁抗風(fēng)規(guī)范》條文中,沒有給出鋼桁架拱橋抗風(fēng)問題的相關(guān)細(xì)則,不便于鋼桁架拱橋的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。鋼桁架拱橋剛度大,其顫振和渦激共振通長不控制設(shè)計(jì),但由于桁架構(gòu)件多,尤其是施工階段結(jié)構(gòu)整體性較差,其靜風(fēng)荷載及隨機(jī)抖振響應(yīng)問題突出。本論文以沿海地區(qū)廣州市南沙區(qū)明珠灣大橋?yàn)檠芯繉?duì)象,基于節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)及理論分析手段對(duì)大橋的成橋階段和施工階段的靜風(fēng)響應(yīng)及隨機(jī)抖振風(fēng)荷載進(jìn)行了研究。本文主要工作與取得的成果如下:首先,回顧了國內(nèi)外拱橋的發(fā)展歷史,簡要地介紹了研究拱橋抗風(fēng)的理論與方法,以及幾種常見的風(fēng)致振動(dòng)的基本理論知識(shí),對(duì)前人在大跨度拱橋的抗風(fēng)研究進(jìn)行了總結(jié),提出本文研究的主要內(nèi)容和研究方法。其次,本文介紹了大跨度鋼桁架拱橋的動(dòng)力特性分析的有限元理論及計(jì)算方法,并利用空間系桿結(jié)構(gòu)的有限元模型對(duì)明珠灣大橋的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性進(jìn)行了分析,得到了成橋狀態(tài)和施工狀態(tài)下的基本振型和頻率。再次,對(duì)明珠灣大橋的主梁和拱肋進(jìn)行了節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn),測出了相應(yīng)的靜力三分力系數(shù),并進(jìn)行了靜風(fēng)響應(yīng)分析�；谥C波合成法,并考慮風(fēng)速譜隨高度變化的特點(diǎn),利用MATLAB編制了實(shí)用的模擬程序,對(duì)明珠灣大橋橋位處的三維脈動(dòng)風(fēng)場進(jìn)行了模擬。介紹了抖振的基本理論知識(shí)和基于時(shí)域分析的抖振響應(yīng)理論,并利用Scanlan的準(zhǔn)定常氣動(dòng)力公式計(jì)算了抖振力,對(duì)明珠灣大橋進(jìn)行了抖振響應(yīng)分析。將靜風(fēng)響應(yīng)考慮進(jìn)去,得到了該橋在風(fēng)荷載作用下的總響應(yīng)。最后,對(duì)大跨度鋼桁架拱橋的典型桿件進(jìn)行了渦激共振仿真分析,考慮流固耦合的作用,將振動(dòng)方程的數(shù)值計(jì)算方法編制的UDF嵌入FLUENT軟件中,預(yù)測了典型桿件可能發(fā)生渦振的風(fēng)速,并繪制出了相應(yīng)的風(fēng)速渦振鎖定區(qū)間圖表。
【關(guān)鍵詞】：大跨度鋼桁架拱橋 靜風(fēng)響應(yīng)分析 抖振響應(yīng)分析 脈動(dòng)風(fēng)場 CFD模擬
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U441.3;U448.22
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 第1章 緒論15-24
• 1.1 研究背景15-18
• 1.2 拱橋抗風(fēng)研究發(fā)展18-19
• 1.2.1 拱橋抗風(fēng)的研究內(nèi)容18
• 1.2.2 拱橋抗風(fēng)的研究方法18-19
• 1.3 拱橋的風(fēng)致問題19-22
• 1.4 國內(nèi)外拱橋研究現(xiàn)狀22-23
• 1.5 本文研究內(nèi)容23-24
• 第2章 大跨度鋼桁架拱橋動(dòng)力特性分析24-34
• 2.1 引言24
• 2.2 拱橋動(dòng)力特性分析的解析方法24-27
• 2.2.1 豎向彎曲自由振動(dòng)解析解24-25
• 2.2.2 側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)解析解25-27
• 2.3 拱橋動(dòng)力特性分析的有限元方法27-28
• 2.3.1 動(dòng)力平衡方程27
• 2.3.2 特征方程求解27-28
• 2.4 成橋狀態(tài)動(dòng)力特性28-30
• 2.5 施工狀態(tài)動(dòng)力特性30-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第3章 大跨度鋼桁架橋的靜風(fēng)響應(yīng)分析34-50
• 3.1 引言34
• 3.2 主梁靜力三分力系數(shù)34-40
• 3.2.1 節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)34-38
• 3.2.2 三分力系數(shù)擬合曲線38-40
• 3.3 拱肋靜力三分力系數(shù)40-44
• 3.3.1 節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)41-43
• 3.3.2 靜力三分力系數(shù)曲線繪圖43-44
• 3.4 靜風(fēng)荷載響應(yīng)分析44-49
• 3.4.1 桁架的遮擋效應(yīng)44
• 3.4.2 靜風(fēng)加載模型44-45
• 3.4.3 成橋狀態(tài)的靜風(fēng)響應(yīng)45-47
• 3.4.4 施工狀態(tài)的靜風(fēng)響應(yīng)47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 大跨度鋼桁架拱橋抖振響應(yīng)分析50-72
• 4.1 引言50
• 4.2 三維脈動(dòng)風(fēng)場模擬50-56
• 4.2.1 脈動(dòng)風(fēng)速特征50-52
• 4.2.2 風(fēng)場的簡化52-53
• 4.2.3 諧波合成法53-56
• 4.3 風(fēng)場模擬的工程算例56-64
• 4.3.1 橋址處風(fēng)特性57
• 4.3.2 脈動(dòng)風(fēng)譜和相關(guān)函數(shù)57-58
• 4.3.3 主梁和拱肋脈動(dòng)風(fēng)模擬58-59
• 4.3.4 脈動(dòng)風(fēng)場檢驗(yàn)59-64
• 4.4 橋梁抖振的時(shí)域分析64-70
• 4.4.1 抖振力荷載處理64-66
• 4.4.2 成橋狀態(tài)抖振響應(yīng)分析66-68
• 4.4.3 施工狀態(tài)抖振響應(yīng)分析68-69
• 4.4.4 風(fēng)致振動(dòng)總響應(yīng)分析69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第5章 大跨度鋼桁架拱橋典型桿件渦振仿真研究72-80
• 5.1 引言72
• 5.2 典型腹桿動(dòng)力特性分析72-73
• 5.3 流體運(yùn)動(dòng)基本方程和控制方法73-76
• 5.3.1 流體控制方程73-74
• 5.3.2 桿件振動(dòng)方程及數(shù)值計(jì)算方法74-75
• 5.3.3 流固耦合的求解過程75
• 5.3.4 計(jì)算模型75-76
• 5.4 湍流動(dòng)態(tài)繞流仿真76-79
• 5.4.1 靜止繞流數(shù)值模擬76-77
• 5.4.2 渦激振動(dòng)仿真結(jié)果77-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論與展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-87
• 附錄A (攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文)87

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  本文關(guān)鍵詞：大跨度鋼桁架拱橋風(fēng)致振動(dòng)試驗(yàn)與仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：451359