大跨度桥梁钢箱梁外表面风压实测与研究

摘要

为了获得风对流线型扁平钢箱梁表面的压力大小和分布规律的第一手资料，沿厦漳跨海大桥跨中的主梁横截面的检修道、风嘴和梁底布设若干风压传感器，现场实测记录风压数据。
　　本文首先总结了桥梁抗风理论在国内外的发展历程和研究现状，以及各国学者对结构物外表面的风压实测与研究，详细描述了钢箱梁外表面风压现场测量成果。总结整理了自然风的特性，风对桥梁的静力作用和动力作用，测压法原理，现场实测所依托厦漳跨海大桥的基本概况。介绍了风压测量系统的设计方案，对初期拟定的多个实测方案进行了反复比较、实验与修正，确定最佳方案。实验采用风压传感器和数据采集器的各种参数、数量并对测量系统进行了室内校验及系统的现场布设方案、安装方法和采集工况等。
　　现场记录良态条件下的风压值。研究分析了在不同风向、风速、风攻角和风偏角情况下，风压沿箱梁表面的大小和分布规律，并对产生这种分布规律的原因进行了初步分析与推断。发现风速与箱梁表面的压力大小成正相关关系，风攻角是影响风压分布规律的主要因素，风偏角对风压大小和分布规律影响不大。对比不同时距下风压沿箱梁分布，发现风压值大小与时距长短成反相关关系。分析箱梁在静止和振动状态下的风压分布的异同，发现不同时距同一测点下风压值大小没有明确的几何关系，处于静止或振动状态下的箱梁表面的风压分布趋势一致。运用伯努利方程和边界层理论能够对风压沿箱梁截面的分布规律与特点进行很好的解释。与CFD和风洞试验风压值对比，发现其与现场实测结果略有差别，但能够较真实地反映风对桥梁表面的作用。通过对风压值积分，计算静力三分力系数，用实测值计算阻力系数和风洞结果相近，但升力系数和扭矩系数两者有很大不同，原因在于现场实测未考虑桥面行车道部位风压值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 桥梁抗风理论的发展历程

1．1．1 国外抗风理论发展

1．1．2 国内抗风理论发展

1．2 进行风压现场实测的重要性

1．3 结构外表面风压值现场实测发展现状

1．3．1 国外高低层建筑物外表面风压实测

1．3．2 国内高低层建筑物外表面风压实测

1．3．3 钢箱梁外表面风压测量

1．4 本文研究的主要内容

第二章 风对桥梁的作用

2．1 概述

2．2 自然风

2．2．1 风压

2．2．2 边界层

2．2．3 伯努利方程

2．3 风的静力作用

2．4 风的动力作用

2．4．1 自激振动

2．4．2 强迫振动

2．5 测压法原理

2．6 本章小结

第三章 钢箱梁风压测量系统

3．1 概述

3．2 测量系统设计

3．2．1 厦漳跨海大桥北汊主桥概况

3．2．2 测点布设方案

3．2．3 实测仪器的选型

3．3 室内校验

3．3．1 风压管

3．3．2 高压端风压管长度

3．3．3 低压端处理方法

3．3．4 进风口开孔直径

3．3．5 进风口处理方法

3．3．6 梁上遮挡装置

3．4 现场安装

3．4．1 桥面风压测点

3．4．2 风嘴风压测点

3．4．3 梁底风压测点

3．4．4 加速度测点

3．4．5 采集仪器箱

3．4．6 系统调试

3．6 本章小结

第四章 现场实测及分析

4．1 现场实测情况

4．1．1 采集工况

4．1．2 采集数据初步处理

4．2 风压数据分析

4．2．1 无风无雨情况

4．2．2 有风无雨情况

4．2．3 与CFD结果对比

4．2．4 与风洞试验对比

4．2．5 静力三分力系数

4．3 本章小结

第五章 结论和展望

5．1 结论

5．2 进一步研究工作

致谢

参考文献

在校时期发表的论著及取得的科研成果