基于数值模拟的斜拉桥抗风分析

发布时间：2021-10-15 14:14

　　现代桥梁朝着高柔度、大跨度的方向发展,使桥梁结构对风荷载的敏感度越来越高,这容易造成桥梁结构损伤,甚至危害桥梁安全。近几十年大跨度斜拉桥和矮塔斜拉桥发展迅速,因此其抗风问题成为备受关注的研究课题。本文回顾了国内外关于桥梁抗风的研究现状,基于数值仿真分析方法,以大连长山大桥为工程实例,提出了一套完整的静风稳定性、脉动风抖振分析及涡激振动分析框架。主要内容如下:1.基于ANSYS软件建立长山大桥主要桥段有限元模型,对桥梁的不同构件采用不同的单元进行模拟。对主桥段模型进行了一期和二期荷载共同作用下的静力分析、模态分析和极限车辆荷载作用下的时程分析,验证模型的可行性。2.基于流体计算软件CFD（Computational fluid dynamics）,采用湍流模型Spalart-Allmaras（S.P）模拟计算风攻角在-10°～10°范围内主跨典型梁截面三分力系数的大小。3.基于ANSYS采用增量和牛顿拉普森相结合的方法,对长山大桥进行静风稳定性分析,得出位移随风速的变化曲线及其失稳风速。并利用ANSYS APDL二次开发功能,将命令流分模块储存在宏文件中,简化多次输入的繁琐过程。4.基于... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外桥梁抗风研究现状
        1.2.1 现场实测
        1.2.2 风洞试验
        1.2.3 数值仿真模拟分析
        1.2.4 理论研究
    1.3 本文研究方法和内容
2 基于ANSYS的长山大桥有限元模型
    2.1 长山大桥简介
    2.2 长山大桥有限元模型建立
        2.2.1 单元类型及属性
        2.2.2 边界条件
    2.3 有限元模型静力分析与模态分析
        2.3.1 静力分析
        2.3.2 模态分析
    2.4 极限车载作用分析
    2.5 本章小结
3 基于CFD的桥梁截面三分力系数的求取
    3.1 二维主梁截面模型及网格划分
        3.1.1 计算域
        3.1.2 网格划分
    3.2 基于Fluent二维流场数值模拟
        3.2.1 湍流模型及边界条件
        3.2.2 计算结果及分析
    3.3 本章小结
4 考虑几何非线性的静风稳定性分析
    4.1 ANSYS几何非线性的实现
    4.2 静风稳定性分析方法
        4.2.1 静风荷载的三分力
        4.2.2 非线性静风稳定性求解方法
        4.2.3 基于ANSYS APDL的桥梁静风稳定性分析二次开发
    4.3 长山大桥静风稳定性分析
    4.4 本章小结
5 基于时域抖振分析的桥梁抖振响应
    5.1 脉动风场的模拟方法
        5.1.1 谐波合成法
        5.1.2 线性滤波法
    5.2 脉动风场的形成
    5.3 抖振力的转化与加载分析
        5.3.1 抖振力的转化
        5.3.2 桥梁抖振响应及RMS值
    5.4 不同风攻角下的抖振响应分析
    5.5 本章小结
6 基于Fluent动网格技术的桥梁二维涡激共振研究
    6.1 涡激共振现象
    6.2 结构涡激振动二维数值模拟方法
    6.3 基于Fluent UFD二维涡激共振模拟
        6.3.1 求解设置及计算流程
        6.3.2 UDF动网格宏
        6.3.3 动力学方程求解方法
        6.3.4 数值模型
        6.3.5 长山大桥主梁断面静态绕流分析
        6.3.6 长山大桥主梁断面涡激振动模拟分析
    6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3438115