大跨度桁梁偏心扭转及对颤振性能的影响研究

发布时间：2017-10-20 00:24

  本文关键词：大跨度桁梁偏心扭转及对颤振性能的影响研究

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【摘要】：抗风性能是现代大跨度桥梁设计的控制性因素,目前风洞试验是进行桥梁抗风性能研究最直接有效的方法,而缆索承重体系桥梁主梁扭转受吊点位置、扭转振型等因素影响,主梁的扭心可能发生了偏移,从而使试验结果产生误差。本文以有代表性的大跨度钢桁梁桥(两座悬索桥和一座斜拉桥)为背景,研究了大跨度钢桁梁的扭心分布及对颤振稳定性的影响。首先对三座桥梁进行了自振特性分析,根据三座大跨度桥梁基阶对称扭转和反对称扭转振型数据利用扭转前后的几何关系分别求解了两种振型下的实际扭转中心位置沿桥跨分布。为了准确的进行风洞试验,提出并计算了桥梁的等效扭心即考虑各断面扭转角加权的大跨度桥梁的平均扭心位置。其次对所研究两座悬索桥的主梁节段模型进行加工,在竖向布置不同的扭转中心,进行节段模型颤振风洞试验,研究不同扭心位置对颤振临界风速的影响规律。同时建立了考虑竖向偏移影响的二维颤振分析的数学模型,利用计算机程序对两座悬索桥在扭心偏移下的颤振稳定性进行了计算。最后将风洞试验结果和理论计算结果进行对比。研究结果表明,三种不同形式的桁架梁大跨度桥梁均显示在主梁扭转时扭转中心不在断面几何中心,存在着偏心扭转现象。计算结果和试验结果对比表明随着扭心从模型几何中心偏移距离增大,颤振临界风速增加且随着偏心距离增大,颤振临界风速增速变快。
【关键词】：颤振性能 偏心扭转 等效扭心 风洞试验 二维颤振分析理论
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 概述10
• 1.2 桥梁颤振研究10-13
• 1.2.1 桥梁颤振风洞试验研究10-11
• 1.2.2 桥梁颤振分析理论研究11-13
• 1.2.3 桥梁颤振CFD数值模拟研究13
• 1.3 偏心质量法提高颤振性能研究现状13-14
• 1.4 论文主要研究意义和方法14-16
• 第2章 大跨度桁梁桥动力特性分析16-30
• 2.1 概述16-17
• 2.2 桥型一动力特性分析17-21
• 2.2.1 工程概况17-18
• 2.2.2 计算参数18-19
• 2.2.3 边界约束条件19-20
• 2.2.4 动力特性求解与结果20-21
• 2.3 桥型二动力特性分析21-25
• 2.3.1 工程概况21-22
• 2.3.2 计算参数22-23
• 2.3.3 边界约束条件23-24
• 2.3.4 动力特性计算结果24-25
• 2.4 桥型三动力特性分析25-28
• 2.4.1 工程概况25-26
• 2.4.2 计算参数26
• 2.4.3 边界约束条件26-27
• 2.4.4 动力特性计算结果27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 大跨度桁梁偏心扭转现象与扭心计算30-41
• 3.1 偏心扭转现象30-31
• 3.2 计算方法31-33
• 3.2.1 计算思路31
• 3.2.2 不考虑平动计算模型31-32
• 3.2.3 考虑平动扭心计算模型32-33
• 3.3 真实扭心计算结果33-36
• 3.3.1 正对称扭转扭心偏移33-35
• 3.3.2 反对称扭转扭心偏移35-36
• 3.4 结果验证36-38
• 3.4.1 桥型一结果验证37
• 3.4.2 桥型二结果验证37-38
• 3.4.3 桥型三结果验证38
• 3.5 等效扭心计算38-40
• 3.5.1 计算方法38
• 3.5.2 计算结果38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 考虑偏心扭转影响的颤振试验41-51
• 4.1 试验研究方法41
• 4.2 桥型一颤振试验41-46
• 4.2.1 颤振试验参数41-42
• 4.2.2 试验工况42-43
• 4.2.3 试验结果43-46
• 4.3 桥型二颤振试验46-50
• 4.3.1 颤振试验参数46
• 4.3.2 试验工况46-47
• 4.3.3 试验结果47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 考虑偏心扭转的颤振计算51-58
• 5.1 偏心扭转二维颤振分析理论51-54
• 5.2 计算结果54-55
• 5.3 计算结果与实验结果对比55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 结论与展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间参与的项目及发表的论文64

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本文编号：1064197