[碩士]鋼桁架懸索橋抖振響應(yīng)及其影響參數(shù)分析

內(nèi)容簡介

　　[碩士]鋼桁架懸索橋抖振響應(yīng)及其影響參數(shù)分析　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：湖南大學(xué)　　學(xué)位年度：2011　　鋼析架梁及流線型鋼箱梁是懸索橋加勁梁的常用形式。鋼精梁具有剛度大、能夠適應(yīng)雙層橋面的特點，是公鐵兩用懸索橋加勁梁的首選形式。在架設(shè)困難的山區(qū)及峽谷修建的大跨度懸索橋通常也采用鋼析梁。鋼析梁透風(fēng)性好，不容易發(fā)生渦激共振，而且可以通過增設(shè)上、下穩(wěn)定板等氣動措施提高顫振性能。然而鋼析梁構(gòu)件眾多，擋風(fēng)面積大，在自然脈動風(fēng)作用下的抖振響應(yīng)將更加顯著。此外，一些用于提高顫振穩(wěn)定性的氣動改良措施也會加劇抖振響應(yīng)。本文以正在修建的湖南澄水大橋(主跨為856m)為工程背景，采用加勁梁節(jié)段模型試驗與橋梁頻域抖振計算相結(jié)合的方法研究了鋼析梁懸索橋的抖振性能。主要內(nèi)容及結(jié)果如下:　　 (1)鋼析梁的等效扭轉(zhuǎn)質(zhì)量矩計算是建立魚骨型單主梁簡化模型的基礎(chǔ)。針對直接計算析梁等效慣性矩的困難，給出了一種基于有限元動力分析的簡化計算方法。這一方法通過在析梁附加扭轉(zhuǎn)質(zhì)量矩前后的動力特性變化，來反算析架梁自身扭轉(zhuǎn)質(zhì)量矩。算例分析驗證了這一方法具有很高的精度?！　? (2)基于等效單主梁模型，應(yīng)用Davenport準(zhǔn)定常抖振分析方法，按平方和開方(SRSS)對澄水大橋進行了順風(fēng)向、橫風(fēng)向及扭轉(zhuǎn)方向抖振響應(yīng)的頻域分析，計算時氣動阻尼按準(zhǔn)定常方法計算。結(jié)果表明，抖振位移主要由主梁各方向的一階振動模態(tài)控制，高階模態(tài)的參與效應(yīng)很小;而對于抖振加速度，高階模態(tài)有較大參與。并采用時程分析法對SRSS的頻域分析結(jié)果進行了驗證?！　? (3)研究了氣動導(dǎo)納、定常及非定常自激氣動力、脈動風(fēng)速的空間相關(guān)性、水平及豎向脈動風(fēng)速互譜等風(fēng)場及氣動參數(shù)對抖振響應(yīng)的影響。結(jié)果表明:(a)考慮氣動導(dǎo)納后抖振響應(yīng)顯著減小，脈動風(fēng)速的空間相關(guān)性及風(fēng)速的互譜都會顯著地影響結(jié)構(gòu)抖振響應(yīng);(b)準(zhǔn)定常自激力描述豎向及側(cè)向模態(tài)的氣動阻尼具有足夠的精度，但描述扭轉(zhuǎn)模態(tài)的氣動阻尼還存在很大的近似性?！　? (4)地貌粗糙度對風(fēng)振的影響具有雙重效應(yīng):粗糙的地貌在降低平均風(fēng)速的同時卻增加了紊流度。從水平脈動風(fēng)速譜出發(fā)，本文推導(dǎo)分析了我國公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計規(guī)范中的四類地貌(不同地貌粗糙度zo)下大氣邊界層紊流度剖面的取值，并與國內(nèi)外主要抗風(fēng)規(guī)范進行了對比分析。在此基礎(chǔ)上，對澄水大橋四類地貌下的抖振響應(yīng)均方差和最大值做了比較分析。結(jié)果表明，位于平均風(fēng)速最大、但紊流度卻最小的A類地貌下，抖振響應(yīng)卻不一定達到最大值，在工程設(shè)計及抗風(fēng)試驗中應(yīng)予以注意。

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