波形钢腹板斜拉桥动力特性与颤振稳定分析

发布时间：2017-07-07 02:09

  本文关键词：波形钢腹板斜拉桥动力特性与颤振稳定分析

  更多相关文章： 波形钢腹板 部分斜拉桥 FLUENT 三分力系数 颤振稳定

【摘要】：波形钢腹板部分斜拉桥具有结构轻、刚度小、阻尼低的特点,其几何形状对大气边界层风环境具有较强的敏感性。由于计算机技术的迅猛发展,数值模拟技术在桥梁风工程领域的应用越发成熟,随着流体力学的发展,数值模拟有广泛的应用前景。本文以朝阳沟水库大桥波形钢腹板斜拉桥为工程背景,其结构型式为预应力混凝土组合箱梁斜拉桥。采用有限元软件Midas/Civil对桥梁结构动力特性进行分析,利用计算流体力学软件Fluent,分析了结构在风致激励下的动力响应。主要包括以下工作：首先,建立桥梁仿真模型,根据各部件情况进行简化后,得到合理成桥状态下的非线性动力特性,求解其固有频率、振型等反映桥梁动力特性的模态参数和自振特性。其次,研究了采用计算流体动力学方法建立桥梁风致颤振分析模型的方法和实施；对波形钢腹板部分斜拉桥截面节段模型进行了二维和三维流场数值模拟,计算了风攻角为0°、±4°、±8°共5种情况下静力三分力系数,对其规律进行总结。最后,借助Fluent软件中动网格技术解决运动计算域边界问题,建立动网格模型。得到来流速度由2m/s变化到20m/s时,模型做纯竖弯振动和纯扭转强迫振动时的升力系数和升力矩系数时程曲线。识别出了颤振导数,并计算出颤振临界风速。与规范计算结果做比较后,发现计算结果满足精度要求。研究了颤振气动控制措施。
【关键词】：波形钢腹板 部分斜拉桥 FLUENT 三分力系数 颤振稳定
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 波形钢腹板部分斜拉桥力学特性8-10
• 1.1.1 轴向变形8-9
• 1.1.2 抗剪性能9-10
• 1.1.3 波形钢腹板弯曲特性10
• 1.2 国内外相关研究现状及发展趋势10-15
• 1.2.1 波形钢腹板部分斜拉桥的国内外发展状况11-14
• 1.2.2 桥梁动力特性与颤振稳定性的研究状况14-15
• 1.3 本文研究内容15-16
• 2 波形钢腹板部分斜拉桥风致振动分析16-23
• 2.1 对部分斜拉桥的作用分析16-18
• 2.1.1 颤振16-17
• 2.1.2 涡振17
• 2.1.3 抖振17-18
• 2.2 桥梁抗风设计方法18-19
• 2.2.1 设计原则18
• 2.2.2 部分斜拉桥抗风性能研究方法18-19
• 2.3 数值模拟19-22
• 2.3.1 求解过程19-21
• 2.3.2 基本思想21
• 2.3.3 求解方法21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 波形钢腹板部分斜拉桥非线性动力特性分析23-33
• 3.1 分析理论23
• 3.2 工程概况23-24
• 3.3 各部件情况及简化方法24-30
• 3.3.1 桥塔24-25
• 3.3.2 主梁25-26
• 3.3.3 斜拉索26-27
• 3.3.4 桩-土相互作用27-29
• 3.3.5 预应力体系29
• 3.3.6 边界条件29-30
• 3.4 有限元模型30
• 3.5 动力特性30-32
• 3.6 本章小结32-33
• 4 基于CFD分析的风效应数值模拟33-44
• 4.1 Fluent软件简介33-34
• 4.2 静三分力系数34-35
• 4.2.1 定义34-35
• 4.2.2 与颤振稳定性的关系35
• 4.3 CFD数值模拟35-43
• 4.3.1 基本概念35-37
• 4.3.2 计算域37
• 4.3.3 参数控制37-38
• 4.3.4 二维流场模拟结果38-41
• 4.3.5 三维节段流场模拟结果41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 桥梁颤振效应数值分析44-58
• 5.1 颤振导数计算原理44-48
• 5.1.1 描述方程44-45
• 5.1.2 颤振导数数值计算方法45-47
• 5.1.3 颤振临界风速计算方法47-48
• 5.1.4 颤振稳定失效模式48
• 5.2 颤振临界风速数值计算48-54
• 5.2.1 动网格48-49
• 5.2.2 参数设置49-50
• 5.2.3 颤振临界风速50-54
• 5.3 颤振临界风速规范验算54-55
• 5.4 颤振气动控制措施55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-62
• 攻读学位期间发表的学术论文62-63
• 致谢63-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 欧阳克俭;陈政清;;中央稳定板提高颤振稳定性能的细观作用机理[J];振动与冲击;2016年01期

2 李立峰;侯立超;孙君翠;;波形钢腹板抗剪性能的研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2015年11期

3 郑尚敏;万水;;波形钢腹板PC组合箱梁的扭转振动特性[J];华南理工大学学报(自然科学版);2015年10期

4 赵晓婷;;Midas/Civil在大跨斜拉桥几何非线性分析中的应用[J];山西建筑;2015年23期

5 常晖;张治成;;截面形式对波形钢腹梁自振频率的影响[J];低温建筑技术;2015年03期

6 张文明;葛耀君;;双主跨悬索桥颤振节段模型试验模态匹配问题[J];哈尔滨工业大学学报;2013年12期

7 刘保东;李伟龙;牟开;李鹏飞;陈建波;;波纹钢腹板连续刚构桥自振频率及结构刚度研究[J];中国铁道科学;2013年06期

8 董桔灿;;波形钢腹板-双管弦杆-混凝土板连续梁桥试设计[J];中外公路;2013年04期

9 贺君;李传习;陈历强;;波折腹板组合结构桥梁毕业设计探讨[J];教育教学论坛;2013年35期

10 刘鹏辉;姚京川;尹京;董振升;孟鑫;杨宜谦;;时速200～250km高速铁路桥梁动力性能试验研究[J];土木工程学报;2013年03期

，

本文编号：528523