大跨橋梁抗風(fēng)試驗(yàn)裝備及平板吸氣抗風(fēng)法.pdf

1、橋梁是重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施,隨著土木工程科學(xué)技術(shù)和輕質(zhì)高強(qiáng)度材料的發(fā)展,橋梁的跨徑日益增大,但是橋梁的剛度和阻尼降低,橋梁結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的敏感程度逐漸增大,風(fēng)荷載以及風(fēng)致穩(wěn)定性成為影響橋梁結(jié)構(gòu)安全的控制因素之一。因此,提高大跨橋梁抗風(fēng)能力顯得尤為重要。
　　 目前,提高橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)能力的措施主要有三種:機(jī)械措施、空氣動(dòng)力學(xué)措施和結(jié)構(gòu)措施。機(jī)械措施是基于橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)控制的抗風(fēng)措施,空氣動(dòng)力學(xué)措施和結(jié)構(gòu)措施是基于橋梁結(jié)構(gòu)斷面繞流場(chǎng)

2、控制的抗風(fēng)措施,與機(jī)械措施相比,空氣動(dòng)力學(xué)措施和結(jié)構(gòu)措施直接作用于橋梁結(jié)構(gòu)斷面繞流風(fēng)場(chǎng),能夠更直接的改善橋梁結(jié)構(gòu)斷面繞流場(chǎng)的品質(zhì),從而提高橋梁的抗風(fēng)能力。這種基于橋梁結(jié)構(gòu)斷面繞流場(chǎng)控制的抗風(fēng)技術(shù)的研究通常采用直觀有效的風(fēng)洞試驗(yàn)來進(jìn)行,與此同時(shí),隨著計(jì)算流體力學(xué)的快速發(fā)展,數(shù)值模擬也逐漸成為了研究橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致繞流特性的一種常用手段。
　　 首先,根據(jù)進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致作用試驗(yàn)的要求,針對(duì)傳統(tǒng)抗風(fēng)試驗(yàn)裝備存在的耦合性問題,本論文設(shè)計(jì)了

3、解耦型橋梁靜動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng),并進(jìn)行了橋梁節(jié)段模型靜力三分力、顫振導(dǎo)數(shù)識(shí)別和渦激振動(dòng)試驗(yàn),取得了良好的試驗(yàn)效果。
　　 其次,針對(duì)傳統(tǒng)的風(fēng)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試密度和精度低這一問題,本論文設(shè)計(jì)了風(fēng)場(chǎng)測(cè)試立體定位裝置,該裝置可以進(jìn)行多點(diǎn)位高精度的傳感設(shè)備安裝。
　　 最后,本論文采用基于ComputationalFluidDynamics(CFD)的數(shù)值方法研究了定常吸氣方法對(duì)平板風(fēng)致靜力的影響。研究對(duì)象選為一處于均勻來流風(fēng)場(chǎng)中的平板

4、模型,在該平板靠近來流端設(shè)置定常吸氣入口,通過改變定常吸氣系數(shù)和吸氣模式計(jì)算該平板模型的風(fēng)致靜力三分力,進(jìn)而獲取定常吸氣對(duì)平板風(fēng)致靜力作用的影響。風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模擬采用ReynoldsStressequationModel(RSM)湍流模型。計(jì)算結(jié)果顯示,在定常吸氣作用下,平板的阻力系數(shù)顯著降低,扭矩系數(shù)增大,平板迎風(fēng)端面的壓力隨著吸氣能量的增強(qiáng)而減小,背風(fēng)端面的壓力基本不變。數(shù)值結(jié)果表明:定常吸氣可以有效地改善平板繞流邊界層結(jié)構(gòu),降低風(fēng)致阻