大跨度翼型橋梁抖振響應分析及風洞試驗研究.pdf

1、近年來，隨著現(xiàn)代橋梁技術水平的不斷提高，跨越大江大河甚至海峽的大橋不斷涌現(xiàn)，這些大跨度橋梁必須克服自然風的作用。 目前研究結(jié)構(gòu)風荷載分布情況主要有現(xiàn)場實測、風洞試驗和數(shù)值模擬計算三種方法，其中風洞試驗是現(xiàn)階段的主要手段，研究方法較為成熟。但風洞試驗周期長，而且要消耗大量的人力和物力。現(xiàn)場實測只能在結(jié)構(gòu)建成以后進行，而且花費更大，還受季節(jié)、場地等諸多因素的影響。計算機技術的發(fā)展為結(jié)構(gòu)風荷載的數(shù)值模擬研究提供了新的方法和手段，它自出

2、現(xiàn)起就成了風工程領域研究和發(fā)展的熱點，相比傳統(tǒng)方法它具有獨特的優(yōu)勢。利用計算機數(shù)值模擬技術可以方便地對結(jié)構(gòu)繞流風場進行模擬計算，得到風速和風壓等物理量的分布特征，以此預測結(jié)構(gòu)的規(guī)劃和設計方案的優(yōu)劣，并提出改進方案，使設計更加合理，提高設計質(zhì)量和效率。 本文以天津海河柳林橋為研究對象，對其抗風性能，尤其是風振響應進行了深入研究。主要進行了以下幾方面的工作： 首先，本文介紹了橋梁動力特性分析的有限元理論及計算方法，并采用空間

3、梁系結(jié)構(gòu)的有限元計算模型對天津海河柳林橋的結(jié)構(gòu)動力特性進行了計算，得到其基本振型和頻率。 其次，介紹了抖振基本理論和基于頻域分析的抖振響應理論計算法，并利用Scanlan的準定常氣動力公式計算抖振力和自激力并考慮氣動導納，用有限元CQC法發(fā)展了求解大跨度橋梁耦合抖振響應的有限元計算方法。 最后，對天津海河柳林橋進行了氣彈模型風洞試驗，采用尖劈加粗糙元裝置模擬了橋址處的風環(huán)境，測試了不同風向角來流下，該橋主翼、次翼、主梁的