异型人行桥在风荷载下的使用性能研究

发布时间：2020-05-11 12:40

【摘要】：随着经济与科技的发展以及桥梁设计水平的提高,在城市人行桥的设计上不仅广泛应用新材料、新桥型和新施工工艺,而且为了满足人们日益提高的审美要求还更加注重桥梁美学特性。因此在繁华的大城市常有造型独特结构新颖的人行桥出现。同时随着生活品质的提高,人们对人行桥的要求不在局限于安全性,更是对其体验感和舒适度提出了更高的要求。然而这类景观人行桥柔度大,阻尼小,在外荷载激励下易产生较大振动致使舒适度问题日益凸显。但目前对于除人群激励荷载之外的振动舒适度研究较少。本文以位于常年有强台风登陆的深圳市区某异型人行桥为工程背景,对该桥在其振动的重要激励源——风荷载下的使用性能和舒适度进行了研究,主要工作及结论如下:1.通过线性滤波法的AR模型,用MATLAB编制了模拟脉动风场程序,结合该桥址实际环境参数得到了该桥的脉动风速时程,并通过功率谱密度函数及相关函数检验了程序的准确性及风场模拟的有效性。2.对截面三分力系数的数值模拟进行了探究,得到了适合钝体截面的数值模型参数设置方法。通过金马大桥主梁∏形截面的数值模拟结果与风洞试验数据比较验证了方法的可行性,最后对异型人行桥三分力系数进行数值模拟研究,得到了随异型截面变化和随风攻角-6°~+6°变化的三分力系数变化规律。3.完成了某异型人行桥的ANSYS有限元三维模型建立,并进行了全桥动力特性分析、静风响应分析以及考虑气动导纳影响的抖振响应时域分析。4.通过ANSYS计算得到某异型人行桥抖振峰值加速度和均方根加速度在-6°~+6°风攻角的变化规律,同时应用各国规范对该桥在我国限行风速25m/s下的舒适度进行了评价和评级,结果表明该桥能满足大部分的规范中关于舒适度的评价限值,但舒适度一般,属于中等舒适度级别。5.结合各国规范关于舒适度的规定对我国人行桥设计规范提出了参考意见,并且提出了多层次模糊综合评价舒适度模型,实现了舒适度在考虑各种模糊因素下的量化分析。通过该评价模型,某异型人行桥评分0.87,舒适度为良好。6.通过设计TMD系统,该异型人行桥横向振动得到明显抑制,减振率为38.5%,表明合理设计TMD减振方案可有效提高异型人行桥在风荷载下的使用性能。
【图文】：

流程图,脉动风场,数值模拟程序,流程图

11图 2-1 脉动风场数值模拟程序编写流程图拟的参数选取异型人行桥位于广东省深圳市福田中心区福华五路，桥面平均结构使用环境类别为 I 类环境，下部结构为 II 类环境，桥址处基速剖面（基本风速的确定）“桥梁抗风规范”所采用的指数律，“假定大气边界层内风速沿指数律”，，风速剖面表达式可表示为：

时程曲线,顺风向,风速,时程曲线

华南理工大学硕士学位论文是左侧悬臂端（1 号节点），主梁跨中门洞处（36 号节点）以及距左侧悬臂段 16m 的主梁位置（17 号节点）。图 2-2 至图 2-7 分别表示了这三处的顺风向风速时程变化和竖向风速时程变化：
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U448.11

【参考文献】