三塔悬索桥颤振形态研究及全过程模拟

发布时间：2019-06-11 10:11

【摘要】：与双塔悬索桥相比,多塔悬索桥可以大幅减小主跨跨径,显著降低主缆应力和锚碇规模,因而具有优越的跨越能力和良好经济性能,在未来跨海连岛等特大跨度桥梁工程中具有广泛的应用前景。多塔悬索桥刚度降低,对风作用的敏感性增强,对其进行抗风稳定性研究具有重要理论和工程意义。本文针对马鞍山大桥全桥气弹模型风洞试验中发现的颤振形态演化现象的发生机理,主要进行了以下几方面的工作：(1)介绍了多塔悬索桥的的发展历程,回顾桥梁的风毁事故及桥梁颤振理论的发展,详细地描述了马鞍山大桥颤振形态演化现象。(2)用Fluent软件模拟风洞试验识别润扬大桥悬索桥主梁断面的颤振导数并与试验结果进行了对比,用来检验数值方法识别颤振导数的可靠性；用“数值风洞”技术识别了马鞍山大桥悬索桥中塔断面的颤振导数,为颤振频域和时域计算作准备。(3)用全模态颤振频域算法对仅考虑主梁自激力、仅考虑中塔自激力、仅考虑边塔自激力和考虑边中塔自激力四种情况进行计算,分析桥塔对多塔悬索桥颤振的影响；对马鞍山大桥进行颤振时域分析,验证颤振频域计算结果。(4)运用小波变换分析了马鞍山大桥风洞试验信号,计算了试验信号的时变功率谱和瞬时相位差,反映了试验中观测到的颤振演化现象；对风洞试验中发现的两跨交替扭转振动和颤振演化现象从非线性振动和内共振角度作了讨论。(5)用分步分析法分析了理想平板的颤振机理,将得到参数结果与复模态分析结果对比以验证分步分析法的正确性；用分步分析法对某矩形截面进行颤振机理分析,阐释了分支跳转现象：用分步分析法对马鞍山大桥主梁断面进行颤振机理分析,同样发现分支跳转,说明颤振形态演化与分支跳转的联系。
[Abstract]:Compared with the two-tower suspension bridge, the multi-tower suspension bridge can greatly reduce the span of the main span, significantly reduce the stress of the main cable and the scale of the Anchorage, so it has superior span ability and good economic performance. It has a wide range of application prospects in the future cross-island and other large-span bridge engineering. The stiffness of multi-tower suspension bridge is reduced and the sensitivity to wind action is enhanced. It is of great theoretical and engineering significance to study the wind stability of multi-tower suspension bridge. In this paper, according to the mechanism of flutter morphology evolution found in the Aeroelastic model wind tunnel test of Ma'anshan Bridge, the main work is as follows: (1) the development course of multi-tower suspension bridge is introduced. Reviewing the wind damage accident of bridge and the development of bridge flutter theory, The flutter morphology evolution of Maanshan Bridge is described in detail. (2) the flutter derivative of the main beam section of Runyang Bridge is identified by wind tunnel test simulated by Fluent software and compared with the test results. It is used to test the reliability of numerical method to identify flutter derivative. The flutter derivative of tower section in Maanshan Bridge suspension bridge is identified by "numerical wind tunnel" technique, which prepares for the calculation of flutter frequency domain and time domain. (3) the full mode flutter frequency domain algorithm is used to consider only the self-excitation force of the main beam and only the self-excitation force of the middle tower. Only the self-excitation force of the side tower and the self-excitation force of the middle tower are considered to calculate, and the influence of the bridge tower on the flutter of the multi-tower suspension bridge is analyzed. The flutter time domain analysis of Ma'anshan Bridge is carried out to verify the results of flutter frequency domain calculation. (4) the wind tunnel test signal of Ma'anshan Bridge is analyzed by wavelet transform, and the time-varying power spectrum and instantaneous phase difference of the test signal are calculated. It reflects the flutter evolution observed in the experiment. The two-span alternating torsional vibration and flutter evolution found in wind tunnel test are discussed from the point of view of nonlinear vibration and internal resonance. (5) the flutter mechanism of ideal plate is analyzed by step-by-step analysis. The results of parameter analysis are compared with those of complex modal analysis to verify the correctness of step-by-step analysis. The flutter mechanism of a rectangular section is analyzed by step-by-step analysis method, and the phenomenon of branch jump is explained. The flutter mechanism of the main beam section of Ma'anshan Bridge is analyzed by step-by-step analysis method, and the branch jump is also found. The relationship between flutter morphology evolution and branch jump is explained.
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441.3;U448.25

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本文编号：2497107