大跨度斜拉橋風(fēng)壓分布特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、風(fēng)災(zāi)是全球最常見和最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，其不僅頻繁地?fù)p壞大量的工程結(jié)構(gòu)，也給人類的社會(huì)活動(dòng)和日常生活造成了嚴(yán)重影響，從而導(dǎo)致人類社會(huì)巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。尤其對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)而言，因風(fēng)作用下的橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重的風(fēng)毀事故屢見不鮮。當(dāng)前，全球范圍內(nèi)大量跨海連島工程正在規(guī)劃建設(shè)中，其標(biāo)志著世界橋梁工程又一次進(jìn)入了新時(shí)期。然而跨越沿海海灣、海峽的特大跨徑橋梁在我國(guó)規(guī)劃建設(shè)的橋梁中也占有很大一部分。因此，橋梁跨度的不斷加大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)越來越輕柔，越來越

2、容易發(fā)生振動(dòng)，尤其是由風(fēng)作用引發(fā)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)。風(fēng)荷載成為影響橋梁結(jié)構(gòu)安全的最重要控制因素之一，人們對(duì)于風(fēng)作用下的橋梁安全性問題極為關(guān)注，大跨度斜拉橋的抗風(fēng)亦然成為橋梁專家及學(xué)者們所需要解決的首要問題。本文在交通部西部課題及湖南省自然基金的支持下，以岳陽洞庭湖大橋?yàn)檠芯勘尘?，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和數(shù)值模擬技術(shù)（CFD）相結(jié)合的研究方法對(duì)大橋風(fēng)場(chǎng)特性、大橋橋塔（主塔）及主梁跨中斷面在風(fēng)載作用下的風(fēng)壓分布以及氣動(dòng)參數(shù)等進(jìn)行研究和分析，從而為此類的大跨度

3、橋梁結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供一定的參考。本文的主要工作內(nèi)容如下：
　　1.利用 Matlab數(shù)值分析軟件對(duì)大橋橋位處塔頂及橋面同步采集的風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到風(fēng)荷載計(jì)算所需要的平均風(fēng)速剖面，?指數(shù)擬合、紊流強(qiáng)度及陣風(fēng)因子，以此來推斷大橋橋位處地表所屬的粗糙度類別。
　　2.對(duì)橋塔進(jìn)行傳壓管的鋪設(shè)、風(fēng)壓數(shù)據(jù)的采集和處理，通過FLUENT前處理器Gambit建立與橋塔實(shí)際尺寸相當(dāng)?shù)娜S幾何模型，對(duì)橋塔進(jìn)行三維繞流的數(shù)值模擬分析，將

4、數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證本文數(shù)值模擬方法的可靠性與可行性。在此基礎(chǔ)上對(duì)橋塔進(jìn)行不同風(fēng)速風(fēng)向下的五分力系數(shù)以及橋塔塔柱間的流場(chǎng)干擾效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得了不同風(fēng)速風(fēng)向下的橋塔五分力系數(shù)的變化規(guī)律和其塔柱周圍風(fēng)壓、流場(chǎng)矢量圖，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行研究和分析。
　　3.根據(jù)已有的實(shí)測(cè)橋梁斷面三分力系數(shù)，通過FLUENNT前處理器 Gambit建立與主梁斷面實(shí)際尺寸相當(dāng)?shù)亩S幾何模型，在均勻流條件下，對(duì)主梁斷面進(jìn)行二維繞流的數(shù)值模擬分