大跨度拱桥空气动力特性风洞试验研究

论文题目: 大跨度拱桥空气动力特性风洞试验研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 固体力学

作者: 黄超

导师: 李正良

关键词: 大跨度拱桥,气弹模型,风洞试验,动力特性

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着工程设计、施工技术和材料科学的发展,现代桥梁结构不断向大、轻、柔方向发展。桥梁结构对风的作用更加敏感,风产生的升力和推力或扭转力矩导致结构产生的弯曲和扭转振动问题也越来越受到重视。目前,大跨度拱桥的抗风问题仅靠理论计算还远远不能满足工程设计和施工要求,而风洞试验能够教全面地再现桥梁在风作用下的实际行为,是结构风振研究最有效、最便捷的一种方式,能为工程设计部门和施工企业提供大量参考数据。此外,风洞试验还能为桥梁抗风设计理论和规范的改进提供最直接有效的依据。结构风洞试验有两个重要问题需解决:一是实际结构的真实模拟,二是实际风环境的模拟。本文以重庆市菜园坝长江大桥为对象,对其风振问题进行了风洞试验研究。首先,本文介绍了桥梁动力特性分析的有限元理论及计算方法,并采用空间梁系结构的有限元计算模型对全桥的结构动力特性进行了计算:为了简化,对桥梁结构各部分进行结构离散化处理,等效为空间梁单元。其次,按照相似理论的要求制作了全桥气弹性模型,经有限元计算及模型的现场模态测试比较实桥和模型的自振特性。最后,对气弹性模型进行了风洞试验:采用人工形成法,利用尖塔、挡板、粗糙元等装置模拟了桥址处的风环境,测试了不同风向角下,该桥主拱、主桥桁架在成桥和各种施工工况时的风振响应。通过试验数据的整理和分析,对该桥在成桥运营状态及最不利施工阶段的抗风稳定性、主梁和主拱等在设计风速下的涡激振动进行了研究。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 概述

1.1 引言

1.2 风对桥梁的作用

1.3 拱桥的动力特性

1.4 桥梁的风洞试验

1.4.1 风环境的模拟

1.4.2 桥梁结构的模型：气弹模型

1.5 本文的主要工作和思路

2 桥梁动力分析的有限元理论及计算方法

2.1 建立结构振动分析的有限元方法的一般步骤

2.1.1 结构(求解域)的离散化

2.1.2 选择插值多项式

2.1.3 构造系统的动力方程

2.1.4 结构振动方程的求解

2.1.5 单元结果的计算

2.2 振动微分方程的解法

2.2.1 直接积分法

2.2.2 模态叠加法

2.3 本章小结

3 结构动力特性分析

3.1 风速参数

3.2 结构动力特性计算分析

3.2.1 成桥状态结构动力特性分析

3.2.2 塔架结构动力特性分析

3.2.3 全桥临时态结构动力特性分析

3.2.4 主梁悬臂结构动力特性分析

3.2.5 主拱悬臂结构动力特性分析

3.2.6 主拱1/4 悬臂结构动力特性分析

3.3 本章小结

4 全桥气弹性模型的设计与制作

4.1 相似准则

4.4.1 量纲分析

4.1.2 模型缩尺因子

4.2 全桥气动弹性模型的设计与制作

4.2.1 全桥模型相似比取值

4.2.2 桁架芯梁设计

4.2.3 拱芯梁设计

4.2.4 Y 构短悬臂截面设计

4.2.5 Y 构长悬臂截面设计

4.2.6 桩基础16

4.2.7 拉索及配重设计

4.2.8 支座设计

4.3 实桥与模型结构自振特性分析

4.4 本章小结

5 风洞试验及结果分析

5.1 试验概况

5.1.1 风洞

5.1.2 测试仪器

5.2 风场模拟

5.2.1 均匀流场

5.2.2 紊流场

5.3 气动弹性模型模态测试

5.4 试验结果

5.5 试验结果分析

5.6 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

独创性声明

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发布时间: 2006-12-05

参考文献

[1].大幅振动桥梁非线性气动特性风洞试验研究[D]. 曾冬雷.大连理工大学2018
[2].刚性分隔器下并列长吊索整体尾流激振风洞试验研究[D]. 吴其林.湖南大学2017
[3].大跨度拱桥涡致振动试验研究[D]. 邓宇.重庆大学2005
[4].大跨度拱桥的施工控制研究[D]. 伍星.西南交通大学2006
[5].大跨度拱桥稳定性研究[D]. 林力成.长安大学2006
[6].大跨度拱桥监测系统的研究与实现[D]. 葛金龙.合肥工业大学2014
[7].大跨度拱桥的施工优化分析[D]. 罗波.长沙理工大学2009
[8].大跨度拱桥的结构选型[D]. 赵会涛.西南交通大学2009
[9].大跨度钢桁架拱桥成桥状态抖振分析研究[D]. 王贤亮.重庆大学2007
[10].大跨度拱桥施工受力分析与控制[D]. 姚庆.长安大学2007

大跨度拱桥空气动力特性风洞试验研究

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