π型断面斜拉桥涡激振动特性及气动抑制措施研究

发布时间：2021-05-17 19:01

　　由于π型断面斜拉桥具有施工方便、建设周期短和自重较轻等特点,近年来得到广泛应用。该类桥型主跨通常在200～600m,但由于其主梁为开口截面,具有明显的钝体特性,在风荷载作用下,尾流中易产生周期性旋涡脱落,又因其质量较轻,抗扭刚度较小,气动稳定性较差,以至于该类桥梁在低风速下容易发生涡激振动。虽然涡激振动是一种限幅振动,不会引起结构毁灭性破坏,但其发生风速较低,振幅过大可能引起结构疲劳问题和行人行车安全性及舒适性问题。因此,研究π型断面斜拉桥涡激振动特性及气动抑制措施具有较大意义和实际工程价值。本文结合节段模型风洞试验和数值模拟方法,较为系统地研究了π型断面斜拉桥涡激振动特性及气动抑制措施,具体包括如下几方面内容:（1）对某在建π型断面斜拉桥进行节段模型风洞试验,测得其成桥状态和施工状态涡激振动响应,结果表明:成桥状态竖向涡振振幅与扭转涡振振幅在一定风速区间超过规范允许值,其中-5°风攻角下竖向涡激振动响应最大,而施工状态涡激振动响应远低于规范允许值,涡激振动性能良好。（2）基于风洞试验,建立该π型断面CFD（Computational Fluid Dynamics）二维数值模型,计算分... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 桥梁风致振动
    1.3 桥梁涡激振动工程实例
    1.4 π型断面斜拉桥的发展
    1.5 本文研究方法和内容
        1.5.1 研究方法
        1.5.2 研究内容
第2章 桥梁涡激振动理论及控制措施研究
    2.1 概述
        2.1.1 涡激振动基本理论
        2.1.2 桥梁涡激振动研究方法
    2.2 桥梁涡激振动影响因素
        2.2.1 气动外形
        2.2.2 紊流强度
        2.2.3 来流攻角
        2.2.4 Strouhal数
        2.2.5 Reynolds数
        2.2.6 Scruton数
    2.3 桥梁涡激振动控制措施研究
        2.3.1 结构措施
        2.3.2 气动措施
        2.3.3 机械措施
        2.3.4 π 型断面涡激振动气动措施研究现状
    2.4 本章小结
第3章 π型断面斜拉桥节段模型风洞试验
    3.1 工程概况
    3.2 桥梁动力特性计算
    3.3 节段模型风洞试验
        3.3.1 节段模型设计
        3.3.2 三分力系数测试
        3.3.3 涡激振动试验
    3.4 本章小结
第4章 π型断面斜拉桥涡激振动数值模拟
    4.1 CFD模型建立与静风特性验证
        4.1.1 基本控制方程
        4.1.2 模型建立与参数设置
        4.1.3 模型验证与静风绕流特性分析
    4.2 涡激振动时间积分动网格模拟方法
        4.2.1 求解原理
        4.2.2 计算参数
        4.2.3 阻尼修正
    4.3 涡激振动响应与机理分析
        4.3.1 成桥状态涡激振动
        4.3.2 附属设施影响分析
    4.4 本章小结
第5章 π型断面斜拉桥涡激振动气动抑制措施
    5.1 基于涡激振动机理的优化方案
    5.2 不同优化方案减振效果分析
        5.2.1 下稳定板
        5.2.2 风嘴
        5.2.3 裙板
    5.3 抑制措施进一步优化分析
    5.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]边主梁叠合梁涡振性能气动优化措施风洞试验研究[J]. 李春光,黄静文,张记,韩艳.  振动与冲击. 2018(17)
[2]π型断面超高斜拉桥涡振减振措施风洞试验研究[J]. 李欢,何旭辉,王汉封,刘梦婷,彭思.  振动与冲击. 2018(07)
[3]基于Volterra理论的扁平箱梁气动力非线性特性研究[J]. 祝志文,石亚光,李健朋.  中国公路学报. 2018(01)
[4]边箱叠合梁涡振性能及抑振措施研究[J]. 段青松,马存明.  桥梁建设. 2017(05)
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博士论文
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硕士论文
[1]大跨度相邻桥梁气动干扰效应研究[D]. 林震云.西南交通大学 2018
[2]边主梁断面斜拉桥涡振响应及抑振措施[D]. 张天翼.西南交通大学 2018
[3]栏杆构造对Π型桥梁断面涡激振动的影响研究[D]. 张国强.长安大学 2015
[4]边主梁断面叠合梁斜拉桥涡振特性及抑振措施研究[D]. 华文龙.湖南大学 2013
[5]基于CFD的桥梁涡激振和颤振气弹模拟研究[D]. 朱佳琪.西南交通大学 2013
[6]桥梁主梁涡激振动理论预测模型研究[D]. 杨瑞.湖南大学 2011
[7]高墩大跨连续刚构桥极限承载力及抗风性能研究[D]. 黄海彬.中南大学 2011
[8]桥梁结构的驰振现象及其控制[D]. 郝浩.长安大学 2010
[9]禹门口黄河斜拉桥风环境数值模拟研究[D]. 张永胜.长安大学 2007



本文编号：3192279