跨海特大型桥梁风-浪耦合作用的随机振动分析
本文关键词: 特大型桥梁 风-浪耦合 势流理论 有限元法 边界元法 虚拟激励法 出处:《应用数学和力学》2017年01期 论文类型:期刊论文
【摘要】:考虑风-浪耦合场中风和波浪特征参数的相关性,建立了基于有限元法与边界元法联合分析的特大型桥梁风-浪耦合作用运动方程.其中,作用在大型深水基础上的波浪力采用势流理论和边界元法进行计算,并建立有限单元与边界元单元组的映射关系,将边界单元组上的波浪力映射到结构有限单元上;作用在桥梁上的气动力通过有限元法进行计算,包括由脉动风激发的非定常抖振力和由气弹相互作用产生的自激力.在此基础上,基于随机振动分析的高效算法——虚拟激励法,建立了计算桥梁风-浪耦合作用响应的分析方法.最后,针对某跨海超大跨桥梁方案进行研究,结果表明:与风致响应相比,风-浪耦合作用下桥梁深水基础内力显著增大,其中波浪激发的侧向剪力占主导地位,波浪激发的侧向弯矩在海床附近与风致响应基本相当,但在海床以下更大;斜风-波浪耦合作用下的主梁内力响应和深水基础内力响应比正交风-波浪耦合作用下的结果更大.因此,在跨海桥梁设计中,必须考虑风-浪耦合作用效应.
[Abstract]:Considering the correlation of wind wave coupling field stroke and wave characteristic parameters, a wind wave coupling motion equation of super large bridge based on finite element method and boundary element method is established. The wave force acting on the large deep water foundation is calculated by the potential flow theory and the boundary element method, and the mapping relationship between the finite element and the boundary element group is established, and the wave force on the boundary element group is mapped to the finite element of the structure. The aerodynamic force acting on the bridge is calculated by the finite element method, including the unsteady buffeting force excited by the pulsating wind and the self-excited force generated by the air-elastic interaction. An analytical method for calculating the wind-wave coupling response of a bridge is established. Finally, the research is carried out on a super-large span bridge scheme. The results show that compared with the wind-induced response, the internal forces of the deep water foundation of the bridge under the wind-wave coupling are significantly increased. The lateral shear induced by wave is dominant, and the lateral bending moment induced by wave is similar to the wind induced response near the seabed, but it is larger under the seabed. The internal force response of the main beam and the deep water foundation under the oblique wind-wave coupling is larger than that under the orthogonal wind-wave coupling. Therefore, the wind-wave coupling effect must be considered in the cross-sea bridge design.
【作者单位】: 中交公路规划设计院有限公司;中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司;
【基金】:国家高技术研究发展计划(863计划)(2007AA11Z101) 交通运输十二五重大科技专项项目(2011318494150)~~
【分类号】:U441.3
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,本文编号:1538202
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