钢—砼组合边主梁气动稳定性及抑振措施研究

发布时间：2017-10-03 21:18

  本文关键词：钢—砼组合边主梁气动稳定性及抑振措施研究

  更多相关文章： 斜拉桥 悬索桥 边主梁断面 涡激振动 颤振临界风速 抑振措施 风洞试验 节段模型

【摘要】：近三十年间,我国已经成为桥梁建设最多的国家。其中,钢-砼组合边主梁断面在大跨度斜拉桥中有着广泛的应用,并逐渐应用于悬索桥上。此类组合断面具有施工方便,建设周期短,受力合理,综合效益高等优点,然而研究表明采用该类截面的桥梁颤振临界风速较低,并且容易发生明显的涡激振动。在应用于风速普遍较高的沿海地区的桥梁时,这类断面常常无法达到设计要求,因此需要采用合适的抑振措施来改善气动性能。抑振措施主要为气动措施和结构措施,气动措施通过改变桥梁断面绕流形态来达到抑振效果,因构造简单,经济实用等优点而常在设计中采用。但不同的断面形状的主梁气动性能不相同,采用的气动措施也往往不同,目前气动措施种类较多,有导流板、抑流板、风嘴、稳定板等形式,设计中常通过风洞模型试验来选取理想的气动措施。但对于该断面的气动稳定性及适用的气动措施尚缺乏系统性研究,不断尝试寻找合适气动措施需要耗费较多的时间。因此针对钢-砼组合边主梁断面气动稳定性及气动抑振措施进行系统性研究具有重要意义和工程价值。本文通过节段模型风洞试验和数值模拟相结合,比较研究边主梁高宽比、边主梁形式及气动措施对主梁气动稳定性影响,主要研究内容有:1、详细综述了桥梁涡激振动及颤振的病害实例、研究方法、影响因素及抑振措施。列举了近二十年来大跨度钢-砼组合边主梁斜拉桥和悬索桥及采用对应的抑振措施。2、边主梁截面高宽比与边主梁形式对气动稳定性的影响研究。综合多座实际桥梁设计方案的截面形式,拟定三种宽高比的工字型和箱型边主梁,分别对其进行节段模型风洞试验,测试其涡振响应和颤振临界风速。3、探究不同抗风措施对不同高宽比边主梁断面的抑振效果。基于不同高宽比边主梁断面,在均匀流场下分别进行附加风嘴、稳定板、导流板的风洞试验,测试并分析这些措施的抑振效果。4、运用fluent软件对边主梁断面进行静止绕流和涡激振动的数值模拟,得到其对应的St数、涡脱频率等相关参数.并且通过模拟得到的涡量图对涡振发生进行了一定解释。
【关键词】：斜拉桥 悬索桥 边主梁断面 涡激振动 颤振临界风速 抑振措施 风洞试验 节段模型
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 第1章 绪论15-24
• 1.1 斜拉桥发展概述15-16
• 1.2 悬索桥发展概述16-17
• 1.3 组合边主梁斜拉桥的发展17-18
• 1.4 组合边主梁悬索桥的发展18-20
• 1.5 桥梁风致振动20-21
• 1.6 桥梁风致振动实例21-22
• 1.7 本文的研究背景和意义22
• 1.8 本文的研究内容22-24
• 第2章 桥梁涡振理论及控制方法研究24-36
• 2.1 概述24
• 2.2 涡振的研究方法24-26
• 2.2.1 理论分析24-25
• 2.2.2 现场实测25
• 2.2.3 风洞试验25-26
• 2.2.4 数值风洞26
• 2.3 涡振的影响因素26-28
• 2.3.1 结构的气动外形26-27
• 2.3.2 紊流强度27
• 2.3.3 雷诺数Re27
• 2.3.4 Scruton数27-28
• 2.3.5 来流攻角28
• 2.4 涡振的特性28-30
• 2.4.1 锁定现象28-29
• 2.4.2 振型独立29
• 2.4.3 展现相关性29-30
• 2.5 风致振动的抑振措施30-35
• 2.5.1 结构措施31
• 2.5.2 机械措施31
• 2.5.3 气动措施31-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第3章 不同高宽比边主梁的气动性能36-55
• 3.1 断面高宽比气动性能相关研究36-37
• 3.2 典型组合边主梁桥梁工程37-39
• 3.2.1 典型组合边主梁断面参数38-39
• 3.3 组合边主梁节段模型试验39-45
• 3.3.1 节段模型设计39-41
• 3.3.2 节段模型制作41-43
• 3.3.3 节段模型变高度的实现43
• 3.3.4 节段模型试验测试方法43-44
• 3.3.5 节段模型扭转质量测试44-45
• 3.4 节段模型风洞试验结果45-54
• 3.4.1 肋板式模型试验结果45-49
• 3.4.2 分离箱式模型试验结果49-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 不同高宽比边主梁气动措施研究55-71
• 4.1 倒“L”导流板气动措研究55-59
• 4.1.1 倒“L”形导流板试验工况55-56
• 4.1.2 倒“L”形导流板试验结果及分析56-59
• 4.2 风嘴气动措施59-64
• 4.2.1 风嘴试验工况59-61
• 4.2.2 风嘴试验结果及分析61-64
• 4.3 稳定板气动措施64-70
• 4.3.1 稳定板板试验工况64-65
• 4.3.2 稳定板试验结果及分析65-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第5章 边主梁数值模拟与气动参数识别71-80
• 5.1 流体计算控制方程71-72
• 5.1.1 质量守恒方程71
• 5.1.2 动量守恒方程71-72
• 5.1.3 能量守恒方程72
• 5.2 静态绕流数值模拟72-75
• 5.2.1 涡激振动数值计算研究现状72-73
• 5.2.2 计算断面及区域设置73-74
• 5.2.3 网格划分74-75
• 5.3 数值模拟结果及分析75-77
• 5.4 涡激力气动参数识别77-79
• 5.5 本章小结79-80
• 结论与展望80-82
• 参考文献82-86
• 致谢86

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本文编号：966788