响螺湾海河开启桥风荷载研究

论文摘要

桥梁结构的风荷载一般可根据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004的相关规定计算。但开启桥在开启过程中,结构体型较为特殊,同时结构受风面较大且刚度较小,风振问题相对突出。本文以响螺湾海河开启桥为例,对开启桥开启过程中风荷载体型系数和风振系数进行研究,为开启桥结构设计中风荷载的取值提供依据。主要研究工作包括:（1）采用数值风洞方法确定不同开启角度时开启桥的风压系数,为方便设计,将风压系数按风压力及力矩等效分别进行简化,得出开启桥风荷载体型系数的设计建议值。（2）采用时域分析方法确定不同开启角度时开启桥的风振系数。本文首先采用结合快速傅立叶变换法的谐波叠加法编制MATLAB程序,模拟响螺湾海河开启桥表面测点的风速时程,然后采用人工模拟的风速时程对开启桥进行时程分析,最后通过与结构静风载效应比较,确定开启桥结构风振系数。研究表明,开启桥结构位移、内力及反力风振系数基本一致,且均不随开启角度变化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工程概况与研究背景
• 1.2 风荷载体型系数研究现状
• 1.3 结构风振系数研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 风荷载体型系数的计算
• 2.1 数值风洞理论基础
• 2.1.1 计算流体力学控制方程
• 2.1.2 湍流的模拟
• 2.1.2.1 雷诺应力方程
• 2.1.2.2 Boussinesq假设
• 2.1.2.3 涡粘系数模型（EVM）
• 2.1.2.4 标准k-ε模型
• 2.1.3 网格生成技术
• 2.1.4 数值风洞方法的计算步骤
• 2.2 风荷载体型系数的计算
• 第三章 风振系数的计算
• 3.1 风荷载的数值模拟方法
• 3.1.1 风的特性
• 3.1.2 脉动风的特性
• 3.1.3 线性滤波法
• 3.1.4 谐波叠加法
• 3.1.5 快速傅立叶变换法及本文所采用方法
• 3.2 风振系数的计算
• 3.2.1 风振系数的定义
• 3.2.2 保证因子
• 3.2.3 结构风振系数的计算过程
• 第四章 开启桥风荷载体型系数研究
• 4.1 数值风洞方法分析模型的建立
• 4.2 数值风洞计算结果与分析
• 4.3 开启桥风荷载体型系数设计建议
• 4.4 本章小结
• 第五章 开启桥风振系数研究
• 5.1 脉动风速时程的模拟
• 5.2 开启桥结构风振系数计算
• 5.2.1 分析模型的建立
• 5.2.2 开启桥结构静力分析与时程分析
• 5.2.3 结构风振系数计算与分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢