变截面钢桥塔涡激振动风洞试验和数值模拟研究
发布时间：2020-12-20 22:55
目前,大跨度桥梁抗风研究主要集中在颤振、抖振方面,对于涡振的相关理论研究还较少。早期的缆索承重桥梁由于桥塔高度偏低、材料选择上多为混凝土等因素,人们往往忽略涡激共振的影响。随着科学和经济的快速发展,桥梁跨径以及桥塔的高度也随之增高。从施工方便的角度考虑,轻质、低阻尼比钢材在桥塔中使用越来越广泛。通常情况下,涡激共振并不会导致桥塔直接被破坏,但它具有发生风速低、频率大的特点,会加速桥塔局部疲劳损伤,降低行车舒适度甚至危及行车安全,进而造成严重的施工和运营安全隐患。因此,钢桥塔的涡激振动问题无论对于理论研究还是工程实践都具有非常大的研究意义。本文以江苏省南京市江北新区溥仪公路西段跨江大桥为工程背景,采用风洞试验与数值模拟相结合的方法,对独柱型钢桥塔的涡激振动响应进行了深入研究,其具体工作如下:（1）在均匀流场下对气动弹性模型钢桥塔进行了 0°、15°、30°、60°、90°五个不同风向角的涡激振动风洞试验研究。对每个风向角下11.25m/s至45m/s下的涡激振动位移时程进行了监测。试验表明:在0°（横桥向来流风）和90°（顺桥向来流风）风向角下发生了明显的涡激共振现象。（2）对变截面的弹...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]超高层建筑涡激振动若干现象[J]. 王磊,张振华,梁枢果,王述良,邹良浩. 空气动力学学报. 2017(05)
[2]超高层建筑横风向气动阻尼比简化估算方法研究[J]. 王磊,梁枢果,张振华,王述良,邹良浩,汤怀强. 工程力学. 2017(01)
[3]超高层建筑多自由度气弹模型的优势及制作方法[J]. 王磊,梁枢果,邹良浩,王述良. 振动与冲击. 2014(17)
[4]超高层建筑涡振过程中体系振动频率[J]. 王磊,梁枢果,邹良浩,汤怀强,王述良. 浙江大学学报(工学版). 2014(05)
[5]钢桥塔涡振气动控制措施研究[J]. 朱乐东,张宏杰,张海. 振动工程学报. 2011(06)
[6]大跨度桥梁涡激振动研究进展与展望[J]. 许福友,丁威,姜峰,张哲. 振动与冲击. 2010(10)
[7]高层建筑气动阻尼评估的随机减量技术[J]. 邹良浩,梁枢果,顾明. 华中科技大学学报(城市科学版). 2003(01)
[8]三角形截面高柔结构横风向振动的风洞试验研究[J]. 梁枢果,顾明,张锋,李正农,曹映泓. 空气动力学学报. 2000(02)
[9]钢结构电视塔振动控制及其工程实践[J]. 王肇民. 特种结构. 1998(03)
[10]斜拉弹簧质量阻尼器的风振控制机理[J]. 王肇民,张旭升. 建筑结构学报. 1998(03)
博士论文
[1]钢桥塔与组合桥塔受力性能试验研究[D]. 王茜.长安大学 2008
硕士论文
[1]自立状态下钢桥塔涡振容许振幅研究[D]. 车鑫.长安大学 2013
[2]钢桥塔涡激共振振幅允许值研究[D]. 张波.长安大学 2012
[3]基于CFD的复杂超高层建筑双向流固耦合研究[D]. 薛祖杰.重庆大学 2012
[4]基于FLUENT的大气边界层风场LES模拟[D]. 王婷婷.北京交通大学 2011
[5]基于CFD的拍动翼推进性能分析[D]. 陈文科.哈尔滨工程大学 2009
[6]桥塔绕流与流固耦合的数值模拟[D]. 施耀华.北京交通大学 2008
[7]高层钢结构流体—结构耦合作用风致响应的数值模拟研究[D]. 李鹤.山东大学 2007
[8]桥塔独塔施工阶段抖振响应分析及制振措施的研究[D]. 康小英.西南交通大学 2002
本文编号：2928704
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．１湖南科技大学直流式边界层风洞??本文钢桥塔气动弹性模型风洞试验是在湖南科技大学直流式边界层风洞中进行，??
?硕士学位论文???科技大学边界层风洞示意图如图３．１所示。??（２）、测量系统??流场风速监测：??风速监测仪器为澳大利亚ＴＦＩ公司眼镜蛇风速测量系统，眼镜蛇探针长度１５５ｍｍ，??探头最大宽度２．６ｍｍ，风速测试精度０．３ｍ／ｓ，偏角测试精度１度，１６位Ａ／Ｄ采样。该??系统可测量风洞流畅的平均风速、风剖面、湍流度以及功率谱。其外形及采集原理如??图３．２所示，试验过程中眼镜蛇风速仪安装在桥塔侧前方６５％桥塔高度处。??！＿＿＿??Ｉ?ｂｏｘ?ｔｏ?ｔｈｅ?ｄａｔａ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｃａｒｄ??＝ｊｉ?＾?ｉｎ?ｔｈｅ?ｃｏｍｐｕｔｅｒ??Ｍ＿＿ｉ?）厂?Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ?ｉｎｐｕｔ??ｉ?ｖｉａ?ｃｏａｘｉａｌ?ｓｏｃｋｅｔ????—?ｆ?????Ｃｏｎｎｅｃｔ?ｓｍａｌｌ?ｐｌｕｇｓ?ｔｏ?ｔｈｅ?Ｃｏｂｒａ??ｆ?－?＇?Ｐｒｏｂｅ?ａｒｘｉ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｂｏｘ??、—Ｔ??：——??Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｂｏｘ?１?－＜??ＣＥＪｆｆｌＱ?｜｜?｜?ｄ??（ａ）探针外形及测孔布置?（ｂ）数据采集原理示意图??图３．２眼镜蛇探针外形及其采集原理示意图??ａ?＇?＇?１??Ｗｍｍａｌ?Ｉ?ｊ??图３．３?ＩＭＥＴＲＵＭ非接触式应变位移视频测量仪??钢桥塔风致振动时程位移监测：??动态位移测试仪器采用英国ＩＭＥＴＲＵＭ非接触式应变位移视频测量仪，该仪器利??用其创新性的专有亚像素图像识别算法，在测量应变、旋转以及位移方面具有超高的??分辨率，可较方便地实现多点（２００个测点以上）动态实时同步测量，分析精度在１／１０００??个像素内。目前，
?第３章钢桥塔气动弹性模型风洞试验???基于以上设计，经过精细加工，最后制作完成的南京市浦伩公路西段跨江大桥钢??桥塔气动弹性模型如图３．４所示。??３．４模型试验测点布置及试验工况??３．４．１测点布置??试验测振系统采用英国ＩＭＥＴＲＵＭ非接触式应变位移视频测量仪测量桥塔位移响??应，测点布置如图３．４所示。根据该桥塔的特点，气弹模型试验中选择塔顶及６５％塔??高处作为动态响应测量的控制断面，测定桥塔顺桥向和横桥向位移响应。??目?ｌｅｉｍ＼??图３．４风洞中钢桥塔测点布置及模型试验图??２１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]超高层建筑涡激振动若干现象[J]. 王磊,张振华,梁枢果,王述良,邹良浩. 空气动力学学报. 2017(05)
[2]超高层建筑横风向气动阻尼比简化估算方法研究[J]. 王磊,梁枢果,张振华,王述良,邹良浩,汤怀强. 工程力学. 2017(01)
[3]超高层建筑多自由度气弹模型的优势及制作方法[J]. 王磊,梁枢果,邹良浩,王述良. 振动与冲击. 2014(17)
[4]超高层建筑涡振过程中体系振动频率[J]. 王磊,梁枢果,邹良浩,汤怀强,王述良. 浙江大学学报(工学版). 2014(05)
[5]钢桥塔涡振气动控制措施研究[J]. 朱乐东,张宏杰,张海. 振动工程学报. 2011(06)
[6]大跨度桥梁涡激振动研究进展与展望[J]. 许福友,丁威,姜峰,张哲. 振动与冲击. 2010(10)
[7]高层建筑气动阻尼评估的随机减量技术[J]. 邹良浩,梁枢果,顾明. 华中科技大学学报(城市科学版). 2003(01)
[8]三角形截面高柔结构横风向振动的风洞试验研究[J]. 梁枢果,顾明,张锋,李正农,曹映泓. 空气动力学学报. 2000(02)
[9]钢结构电视塔振动控制及其工程实践[J]. 王肇民. 特种结构. 1998(03)
[10]斜拉弹簧质量阻尼器的风振控制机理[J]. 王肇民,张旭升. 建筑结构学报. 1998(03)
博士论文
[1]钢桥塔与组合桥塔受力性能试验研究[D]. 王茜.长安大学 2008
硕士论文
[1]自立状态下钢桥塔涡振容许振幅研究[D]. 车鑫.长安大学 2013
[2]钢桥塔涡激共振振幅允许值研究[D]. 张波.长安大学 2012
[3]基于CFD的复杂超高层建筑双向流固耦合研究[D]. 薛祖杰.重庆大学 2012
[4]基于FLUENT的大气边界层风场LES模拟[D]. 王婷婷.北京交通大学 2011
[5]基于CFD的拍动翼推进性能分析[D]. 陈文科.哈尔滨工程大学 2009
[6]桥塔绕流与流固耦合的数值模拟[D]. 施耀华.北京交通大学 2008
[7]高层钢结构流体—结构耦合作用风致响应的数值模拟研究[D]. 李鹤.山东大学 2007
[8]桥塔独塔施工阶段抖振响应分析及制振措施的研究[D]. 康小英.西南交通大学 2002
本文编号：2928704
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