發(fā)布時(shí)間：2017-10-03 21:18

  本文關(guān)鍵詞：鋼—砼組合邊主梁氣動(dòng)穩(wěn)定性及抑振措施研究

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【摘要】：近三十年間,我國已經(jīng)成為橋梁建設(shè)最多的國家。其中,鋼-砼組合邊主梁斷面在大跨度斜拉橋中有著廣泛的應(yīng)用,并逐漸應(yīng)用于懸索橋上。此類組合斷面具有施工方便,建設(shè)周期短,受力合理,綜合效益高等優(yōu)點(diǎn),然而研究表明采用該類截面的橋梁顫振臨界風(fēng)速較低,并且容易發(fā)生明顯的渦激振動(dòng)。在應(yīng)用于風(fēng)速普遍較高的沿海地區(qū)的橋梁時(shí),這類斷面常常無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求,因此需要采用合適的抑振措施來改善氣動(dòng)性能。抑振措施主要為氣動(dòng)措施和結(jié)構(gòu)措施,氣動(dòng)措施通過改變橋梁斷面繞流形態(tài)來達(dá)到抑振效果,因構(gòu)造簡單,經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)而常在設(shè)計(jì)中采用。但不同的斷面形狀的主梁氣動(dòng)性能不相同,采用的氣動(dòng)措施也往往不同,目前氣動(dòng)措施種類較多,有導(dǎo)流板、抑流板、風(fēng)嘴、穩(wěn)定板等形式,設(shè)計(jì)中常通過風(fēng)洞模型試驗(yàn)來選取理想的氣動(dòng)措施。但對(duì)于該斷面的氣動(dòng)穩(wěn)定性及適用的氣動(dòng)措施尚缺乏系統(tǒng)性研究,不斷嘗試尋找合適氣動(dòng)措施需要耗費(fèi)較多的時(shí)間。因此針對(duì)鋼-砼組合邊主梁斷面氣動(dòng)穩(wěn)定性及氣動(dòng)抑振措施進(jìn)行系統(tǒng)性研究具有重要意義和工程價(jià)值。本文通過節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合,比較研究邊主梁高寬比、邊主梁形式及氣動(dòng)措施對(duì)主梁氣動(dòng)穩(wěn)定性影響,主要研究內(nèi)容有:1、詳細(xì)綜述了橋梁渦激振動(dòng)及顫振的病害實(shí)例、研究方法、影響因素及抑振措施。列舉了近二十年來大跨度鋼-砼組合邊主梁斜拉橋和懸索橋及采用對(duì)應(yīng)的抑振措施。2、邊主梁截面高寬比與邊主梁形式對(duì)氣動(dòng)穩(wěn)定性的影響研究。綜合多座實(shí)際橋梁設(shè)計(jì)方案的截面形式,擬定三種寬高比的工字型和箱型邊主梁,分別對(duì)其進(jìn)行節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn),測試其渦振響應(yīng)和顫振臨界風(fēng)速。3、探究不同抗風(fēng)措施對(duì)不同高寬比邊主梁斷面的抑振效果�；诓煌邔挶冗呏髁簲嗝�,在均勻流場下分別進(jìn)行附加風(fēng)嘴、穩(wěn)定板、導(dǎo)流板的風(fēng)洞試驗(yàn),測試并分析這些措施的抑振效果。4、運(yùn)用fluent軟件對(duì)邊主梁斷面進(jìn)行靜止繞流和渦激振動(dòng)的數(shù)值模擬,得到其對(duì)應(yīng)的St數(shù)、渦脫頻率等相關(guān)參數(shù).并且通過模擬得到的渦量圖對(duì)渦振發(fā)生進(jìn)行了一定解釋。
【關(guān)鍵詞】：斜拉橋 懸索橋 邊主梁斷面 渦激振動(dòng) 顫振臨界風(fēng)速 抑振措施 風(fēng)洞試驗(yàn) 節(jié)段模型
【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
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 第1章 緒論15-24
• 1.1 斜拉橋發(fā)展概述15-16
• 1.2 懸索橋發(fā)展概述16-17
• 1.3 組合邊主梁斜拉橋的發(fā)展17-18
• 1.4 組合邊主梁懸索橋的發(fā)展18-20
• 1.5 橋梁風(fēng)致振動(dòng)20-21
• 1.6 橋梁風(fēng)致振動(dòng)實(shí)例21-22
• 1.7 本文的研究背景和意義22
• 1.8 本文的研究內(nèi)容22-24
• 第2章 橋梁渦振理論及控制方法研究24-36
• 2.1 概述24
• 2.2 渦振的研究方法24-26
• 2.2.1 理論分析24-25
• 2.2.2 現(xiàn)場實(shí)測25
• 2.2.3 風(fēng)洞試驗(yàn)25-26
• 2.2.4 數(shù)值風(fēng)洞26
• 2.3 渦振的影響因素26-28
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)外形26-27
• 2.3.2 紊流強(qiáng)度27
• 2.3.3 雷諾數(shù)Re27
• 2.3.4 Scruton數(shù)27-28
• 2.3.5 來流攻角28
• 2.4 渦振的特性28-30
• 2.4.1 鎖定現(xiàn)象28-29
• 2.4.2 振型獨(dú)立29
• 2.4.3 展現(xiàn)相關(guān)性29-30
• 2.5 風(fēng)致振動(dòng)的抑振措施30-35
• 2.5.1 結(jié)構(gòu)措施31
• 2.5.2 機(jī)械措施31
• 2.5.3 氣動(dòng)措施31-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第3章 不同高寬比邊主梁的氣動(dòng)性能36-55
• 3.1 斷面高寬比氣動(dòng)性能相關(guān)研究36-37
• 3.2 典型組合邊主梁橋梁工程37-39
• 3.2.1 典型組合邊主梁斷面參數(shù)38-39
• 3.3 組合邊主梁節(jié)段模型試驗(yàn)39-45
• 3.3.1 節(jié)段模型設(shè)計(jì)39-41
• 3.3.2 節(jié)段模型制作41-43
• 3.3.3 節(jié)段模型變高度的實(shí)現(xiàn)43
• 3.3.4 節(jié)段模型試驗(yàn)測試方法43-44
• 3.3.5 節(jié)段模型扭轉(zhuǎn)質(zhì)量測試44-45
• 3.4 節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果45-54
• 3.4.1 肋板式模型試驗(yàn)結(jié)果45-49
• 3.4.2 分離箱式模型試驗(yàn)結(jié)果49-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第4章 不同高寬比邊主梁氣動(dòng)措施研究55-71
• 4.1 倒“L”導(dǎo)流板氣動(dòng)措研究55-59
• 4.1.1 倒“L”形導(dǎo)流板試驗(yàn)工況55-56
• 4.1.2 倒“L”形導(dǎo)流板試驗(yàn)結(jié)果及分析56-59
• 4.2 風(fēng)嘴氣動(dòng)措施59-64
• 4.2.1 風(fēng)嘴試驗(yàn)工況59-61
• 4.2.2 風(fēng)嘴試驗(yàn)結(jié)果及分析61-64
• 4.3 穩(wěn)定板氣動(dòng)措施64-70
• 4.3.1 穩(wěn)定板板試驗(yàn)工況64-65
• 4.3.2 穩(wěn)定板試驗(yàn)結(jié)果及分析65-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第5章 邊主梁數(shù)值模擬與氣動(dòng)參數(shù)識(shí)別71-80
• 5.1 流體計(jì)算控制方程71-72
• 5.1.1 質(zhì)量守恒方程71
• 5.1.2 動(dòng)量守恒方程71-72
• 5.1.3 能量守恒方程72
• 5.2 靜態(tài)繞流數(shù)值模擬72-75
• 5.2.1 渦激振動(dòng)數(shù)值計(jì)算研究現(xiàn)狀72-73
• 5.2.2 計(jì)算斷面及區(qū)域設(shè)置73-74
• 5.2.3 網(wǎng)格劃分74-75
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析75-77
• 5.4 渦激力氣動(dòng)參數(shù)識(shí)別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

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