并列双钝体箱梁气动力的干扰效应与干扰机理研究

发布时间：2020-03-28 00:04

【摘要】：近些年来,大跨度的高墩连续刚构桥梁结构形式被广泛用于山区丘陵地带的高速公路建设,此类桥梁的横截面常采用直腹板单箱单室钝体箱梁。由于高速公路上的桥梁宜设计成上、下行分离的两座桥梁,故并列双钝体箱梁在实际工程中的应用越来越多。对于并列双箱梁而言,由于间距不大,在来流风的作用下其静风荷载存在着不可忽视的气动干扰效应,且随着桥梁跨度与墩高的增加,这种干扰效应成为桥梁抗风设计的关键问题之一。论文首先详细综述了并列双钝体箱梁气动力干扰效应与干扰机理的研究现状,接着针对三种不同高宽比H/B(H为箱梁高度,B为箱梁顶板宽度)截面形式的钝体箱梁,采用节段模型风洞测压试验方法研究了气动力的干扰效应随双箱梁间距比D/B(D为箱梁间净间距)的变化规律,最后采用数值方法计算了并列双钝体箱梁的气动力,在此基础上对气动力的干扰规律进行了解释。本文的主要工作及结论如下:1.建立了并列双钝体箱梁气动力干扰效应的定量分析方法。定义干扰因子为并列双钝体箱梁的气动力系数与单箱梁气动力系数之比。干扰因子小于1,表示干扰表现为减小效应;干扰因子大于1,表示干扰表现为增大效应。2.并列双钝体上游箱梁气动力的干扰效应主要表现在以下几个方面:(1)当D/B≥2时,上游箱梁气动力的干扰效应基本可以忽略;(2)当D/B2时,上游箱梁的阻力和扭矩干扰效应表现为增大效应;(3)上游箱梁升力干扰效应与H/B密切相关,当H/B=0.3时,干扰效应主要表现为减小,当H/B=0.4和0.6时,干扰效应主要表现为增大。3.并列双钝体下游箱梁气动力的干扰效应主要体现在以下几个方面:(1)总的来说,下游箱梁阻力、升力和扭矩的干扰效应均表现为显著的减小效应;(2)阻力的减小效应随着D/B减小和H/B的增大愈发显著;(3)升力和扭矩的减小效应在D/B≤1.5时随着D/B的减小变化不规律不明显,随着H/B的减小愈发显著;当D/B1.5时升力和扭矩的减小效应随着H/B的减小变化不规律不明显,随着D/B的减小愈发显著。4.当D/B较小时,两箱梁模型之间存在较明显的旋涡,且旋涡强度随D/B增加而减弱,由此造成了上游箱梁背风侧的直腹板处压力与单箱梁相比有所减小、下游箱梁迎风侧直腹板处压力与单箱梁相比明显减小,且D/B越小减少越明显,这就能定性的说明当D/B较小时,上游箱梁阻力系数与单箱梁相比有所增大且随着D/B增加增大效应有所减弱,下游箱梁阻力系数与扭矩系数为负值,且D/B越小,其绝对值越大。5.单箱梁的顶板由于旋涡存在受到强烈的风吸作用。由于上游箱梁的存在,下游箱梁顶板处受到的风吸作用明显减弱,此位置处风效应的变化是下游箱梁所受升力显著减小的主要原因。
【图文】：

图 1-1 山店江大桥 图 1-2 三水河大桥1.1.1.2 改扩建并列双钝体箱梁桥石板坡大桥复线桥，如图 1-3 所示。该桥是为了满足重庆市日益膨胀的交通量而修建，复线桥的一大特点是主跨采用了钢-混凝土混合梁方案，即跨中设置一段长度为 103 m 的钢箱梁，使得复线桥的最大跨径达到 330 m，单箱梁宽为19 m，两并列主梁净间距为 5 m，两并列主梁净间距与单箱梁宽度之比（D/B）为 0.26。高家花园大桥复线桥，如图 1-4 所示。该桥位于重庆主城区，是为了缓解原桥通行能力而修建的，跨径布置与旧桥相同，均为 140 m+240 m+140 m，单箱梁宽为 31.5 m，，两并列主梁净间距 5 m，两并列主梁净间距与单箱梁宽度之比（D/B）为 0.16。

图 1-1 山店江大桥 图 1-2 三水河大桥1.1.1.2 改扩建并列双钝体箱梁桥石板坡大桥复线桥，如图 1-3 所示。该桥是为了满足重庆市日益膨胀的交通量而修建，复线桥的一大特点是主跨采用了钢-混凝土混合梁方案，即跨中设置一段长度为 103 m 的钢箱梁，使得复线桥的最大跨径达到 330 m，单箱梁宽为19 m，两并列主梁净间距为 5 m，两并列主梁净间距与单箱梁宽度之比（D/B）为 0.26。高家花园大桥复线桥，如图 1-4 所示。该桥位于重庆主城区，是为了缓解原桥通行能力而修建的，跨径布置与旧桥相同，均为 140 m+240 m+140 m，单箱梁宽为 31.5 m，两并列主梁净间距 5 m，两并列主梁净间距与单箱梁宽度之比（D/B）为 0.16。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441.3

【参考文献】

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本文编号：2603597