本文關(guān)鍵詞：波形鋼腹板斜拉橋動力特性與顫振穩(wěn)定分析

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【摘要】：波形鋼腹板部分斜拉橋具有結(jié)構(gòu)輕、剛度小、阻尼低的特點(diǎn),其幾何形狀對大氣邊界層風(fēng)環(huán)境具有較強(qiáng)的敏感性。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,數(shù)值模擬技術(shù)在橋梁風(fēng)工程領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)成熟,隨著流體力學(xué)的發(fā)展,數(shù)值模擬有廣泛的應(yīng)用前景。本文以朝陽溝水庫大橋波形鋼腹板斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?其結(jié)構(gòu)型式為預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁斜拉橋。采用有限元軟件Midas/Civil對橋梁結(jié)構(gòu)動力特性進(jìn)行分析,利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent,分析了結(jié)構(gòu)在風(fēng)致激勵(lì)下的動力響應(yīng)。主要包括以下工作：首先,建立橋梁仿真模型,根據(jù)各部件情況進(jìn)行簡化后,得到合理成橋狀態(tài)下的非線性動力特性,求解其固有頻率、振型等反映橋梁動力特性的模態(tài)參數(shù)和自振特性。其次,研究了采用計(jì)算流體動力學(xué)方法建立橋梁風(fēng)致顫振分析模型的方法和實(shí)施；對波形鋼腹板部分斜拉橋截面節(jié)段模型進(jìn)行了二維和三維流場數(shù)值模擬,計(jì)算了風(fēng)攻角為0°、±4°、±8°共5種情況下靜力三分力系數(shù),對其規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。最后,借助Fluent軟件中動網(wǎng)格技術(shù)解決運(yùn)動計(jì)算域邊界問題,建立動網(wǎng)格模型。得到來流速度由2m/s變化到20m/s時(shí),模型做純豎彎振動和純扭轉(zhuǎn)強(qiáng)迫振動時(shí)的升力系數(shù)和升力矩系數(shù)時(shí)程曲線。識別出了顫振導(dǎo)數(shù),并計(jì)算出顫振臨界風(fēng)速。與規(guī)范計(jì)算結(jié)果做比較后,發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果滿足精度要求。研究了顫振氣動控制措施。
【關(guān)鍵詞】：波形鋼腹板 部分斜拉橋 FLUENT 三分力系數(shù) 顫振穩(wěn)定
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U441.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 波形鋼腹板部分斜拉橋力學(xué)特性8-10
• 1.1.1 軸向變形8-9
• 1.1.2 抗剪性能9-10
• 1.1.3 波形鋼腹板彎曲特性10
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-15
• 1.2.1 波形鋼腹板部分斜拉橋的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11-14
• 1.2.2 橋梁動力特性與顫振穩(wěn)定性的研究狀況14-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容15-16
• 2 波形鋼腹板部分斜拉橋風(fēng)致振動分析16-23
• 2.1 對部分斜拉橋的作用分析16-18
• 2.1.1 顫振16-17
• 2.1.2 渦振17
• 2.1.3 抖振17-18
• 2.2 橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法18-19
• 2.2.1 設(shè)計(jì)原則18
• 2.2.2 部分斜拉橋抗風(fēng)性能研究方法18-19
• 2.3 數(shù)值模擬19-22
• 2.3.1 求解過程19-21
• 2.3.2 基本思想21
• 2.3.3 求解方法21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 波形鋼腹板部分斜拉橋非線性動力特性分析23-33
• 3.1 分析理論23
• 3.2 工程概況23-24
• 3.3 各部件情況及簡化方法24-30
• 3.3.1 橋塔24-25
• 3.3.2 主梁25-26
• 3.3.3 斜拉索26-27
• 3.3.4 樁-土相互作用27-29
• 3.3.5 預(yù)應(yīng)力體系29
• 3.3.6 邊界條件29-30
• 3.4 有限元模型30
• 3.5 動力特性30-32
• 3.6 本章小結(jié)32-33
• 4 基于CFD分析的風(fēng)效應(yīng)數(shù)值模擬33-44
• 4.1 Fluent軟件簡介33-34
• 4.2 靜三分力系數(shù)34-35
• 4.2.1 定義34-35
• 4.2.2 與顫振穩(wěn)定性的關(guān)系35
• 4.3 CFD數(shù)值模擬35-43
• 4.3.1 基本概念35-37
• 4.3.2 計(jì)算域37
• 4.3.3 參數(shù)控制37-38
• 4.3.4 二維流場模擬結(jié)果38-41
• 4.3.5 三維節(jié)段流場模擬結(jié)果41-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 5 橋梁顫振效應(yīng)數(shù)值分析44-58
• 5.1 顫振導(dǎo)數(shù)計(jì)算原理44-48
• 5.1.1 描述方程44-45
• 5.1.2 顫振導(dǎo)數(shù)數(shù)值計(jì)算方法45-47
• 5.1.3 顫振臨界風(fēng)速計(jì)算方法47-48
• 5.1.4 顫振穩(wěn)定失效模式48
• 5.2 顫振臨界風(fēng)速數(shù)值計(jì)算48-54
• 5.2.1 動網(wǎng)格48-49
• 5.2.2 參數(shù)設(shè)置49-50
• 5.2.3 顫振臨界風(fēng)速50-54
• 5.3 顫振臨界風(fēng)速規(guī)范驗(yàn)算54-55
• 5.4 顫振氣動控制措施55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文62-63
• 致謝63-64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：528523