大跨度鋼桁架拱橋風(fēng)振研究.pdf

1、大跨鋼桁架拱橋是風(fēng)敏感型結(jié)構(gòu)體系,風(fēng)荷載是此類型拱橋設(shè)計的控制荷載之一。重慶朝天門長江大橋為此類橋梁的典型案例,本文以其為對象,通過風(fēng)洞試驗和數(shù)值模擬對大跨度鋼桁架拱橋的相關(guān)的風(fēng)致振動問題展開了研究,主要包括以下幾方面內(nèi)容:
　　 ①通過節(jié)段模型風(fēng)洞試驗為大跨桁架拱橋文章后面的抖振提供數(shù)據(jù)。在氣彈模型風(fēng)洞試驗過程前,對橋址風(fēng)環(huán)境進行了風(fēng)洞試驗?zāi)M。
　　 ②針對大跨鋼桁拱橋全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗要求和其本身的受力特點,提出

2、了采用變截面單根梁等效模擬大跨鋼桁架拱橋的空間變截面桁架拱段的方案。并基于此方案,建立了等效單根梁有限元模型,經(jīng)動力特性計算后,對比得知該等效模型與全橋仿真有限元模型結(jié)果一致。
　　 ③基于等效單根梁有限元模型,在大跨鋼桁架拱橋全橋氣彈模型設(shè)計中提出了采用變截面工字型芯梁模擬橋拱剛度并合理簡化外衣的方案。該方案能夠較準確的模擬結(jié)構(gòu)氣動外形和剛度系統(tǒng),從而使得全橋氣彈模型設(shè)計切實可行。通過動力特性試驗檢驗,表明大跨度鋼桁架拱橋全橋

3、氣彈模型設(shè)計方案是正確的。
　　 ④全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗中,分別測量均勻流和湍流中,橋梁各個工況各個風(fēng)偏角下的風(fēng)振響應(yīng)。編程處理了試驗數(shù)據(jù),并根據(jù)數(shù)據(jù)分析研究了該橋的抗風(fēng)性能。
　　 ⑤針對大跨度鋼桁架拱橋的特點,采用諧波合成法模擬了大跨度鋼桁架拱橋的空間三維風(fēng)場,且進行了時域抖振分析。其結(jié)果與試驗值吻合。
　　 ⑥為考慮流固耦合作用,將振動方程的數(shù)值方法Runge-Kutta法代碼嵌入FLUENT軟件中,使之可

4、以進行渦激振動仿真計算。建立二維平面流固耦合,對大跨鋼桁架拱橋典型桿件渦激振動進行計算分析。系統(tǒng)對比研究了結(jié)構(gòu)自由度、阻尼比、風(fēng)偏角、前桿干擾對桿件渦激振動影響。
　　 ⑦以ANSYSWORKBENCH為平臺,對大跨度鋼桁架拱橋的吊索進行合理流固耦合分析計算。首先對圓截面的吊索進行分析,建立了計算模型,采用層流模型與k-ω湍流模型對比計算,分析研究了節(jié)點位移時程曲線及索表面點風(fēng)壓時程曲線等風(fēng)振響應(yīng)特性。然后對兩并列吊索及兩串列吊