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台风和内陆风作用下大跨度桥梁抖振响应对比研究

发布时间:2018-03-23 17:31

  本文选题:台风 切入点:抖振 出处:《西南交通大学》2015年硕士论文


【摘要】:大跨度梁在实际工程中被日益广泛地采用,桥梁建设也朝着“超大跨度、高柔度”跨海大桥的方向发展,掀起一股桥梁技术发展革新的新浪潮。台风作为“研究资料少、破坏强度大”的一种特殊风荷载已引起越来越多桥梁抗风学者的关注。国内外学者近年来也做了大量研究,取得的成果颇受瞩目;但在台风对桥梁结构作用方面仍有许多不足,值得进行更为深入的研究,从而达到为超大跨桥梁的建设提供指导的目的。本研究根据实测台风风速功率谱,采用WRFieldSimu软件模拟台风脉动风速场,并使用ANSYS中的瞬态动力分析功能来计算斜拉桥模型在台风和内陆风作用下的抖振响.应。首先,综述台风模型研究的发展,同时对台风和内陆风的风场特性进行分析,对比两种不同特性的脉动风在风剖面系数、湍流度、湍流积分尺度、脉动风功率谱和空间相关性等方面的不同,确定本研究所采用的台风脉动风功率谱。其次,确定随机风速场的模拟方法及本研究采用的风场参数和抖振力模型。对目标谱和WRFieldSimu软件模拟得到的生成谱进行对比校核。再次,在西南交通大学XNJD-1工业风洞进行节段模型风洞试验,测定某斜拉桥主梁的三分力系数。并采用国际通用的有限元分析软件ANSYS建立整体有限元模型;同时明确在计算模型中抖振力荷载的加载方式。最后,应用ANSYS中的瞬态动力分析功能对主跨532m斜拉桥的抖振响应进行计算研究。对该斜拉桥在台风和内陆风作用下进行抖振分析,且比较了不同风速不同攻角情况下有限元模型的抖振响应情况。本研究确定了空间相关性对风场特性的影响,表明了工程实践中应考虑实测沿海强风地区的风场特性,以此为根据来做抗风设计。本文工作对进一步研究大跨度桥梁在台风条件下的抗风设计有一定的参考价值。
[Abstract]:Long span beams are increasingly widely used in practical projects, and bridge construction is also developing towards the direction of "super span, high flexibility" cross-sea bridge, which sets off a new wave of technological development and innovation of bridges. A special wind load with high damage intensity has attracted the attention of more and more bridge wind-resistant scholars. Scholars at home and abroad have also done a lot of research in recent years, and the results obtained have attracted considerable attention, but there are still many deficiencies in the effect of typhoons on bridge structures. It is worthy of further study to provide guidance for the construction of super-span bridges. According to the measured wind speed power spectrum of typhoon, the WRFieldSimu software is used to simulate the wind velocity field of typhoon pulsation. The transient dynamic analysis function of ANSYS is used to calculate the buffeting response of the cable-stayed bridge model under the action of typhoon and inland wind. Firstly, the development of typhoon model is reviewed, and the wind field characteristics of typhoon and inland wind are analyzed. Comparing the differences of wind profile coefficient, turbulence degree, turbulence integral scale, pulsating wind power spectrum and spatial correlation between two different characteristics of pulsating wind, the typhoon pulsating wind power spectrum used in this study is determined. The simulation method of random wind speed field and the wind field parameters and buffeting force model used in this study are determined. The target spectrum and the generated spectrum obtained by WRFieldSimu software simulation are compared and checked. The section model wind tunnel test was carried out in XNJD-1 industrial wind tunnel of Southwest Jiaotong University, and the three-point force coefficient of the main girder of a cable-stayed bridge was measured. The integral finite element model was established by using the international general finite element analysis software ANSYS. At the same time, the loading mode of buffeting load in the calculation model is determined. Finally, The buffeting response of the main span 532m cable-stayed bridge is calculated by using the transient dynamic analysis function of ANSYS. The buffeting analysis of the cable-stayed bridge under the action of typhoon and inland wind is carried out. The buffeting response of the finite element model with different wind speeds and different angles of attack is compared. The effect of spatial correlation on wind field characteristics is determined, which indicates that the measured wind field characteristics in coastal strong wind regions should be considered in engineering practice. The work of this paper has some reference value for further study on the wind-resistant design of long-span bridges under typhoon conditions.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U441.3

【参考文献】

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本文编号:1654463

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