龙华特大桥最大悬臂状态抗风分析

摘要

本文研究了大跨度桥梁在悬臂施工过程中的抗风问题，采用计算流体力学方法(CFD)进行静风三分力系数的数值识别。 首先研讨风的基本特征、风对结构的作用和桥梁的风致振动。颤振、驰振、抖振、涡激振动是桥梁风致振动的四种主要形态。针对龙华特大桥的工程实际情况，计算颤振和抖振。颤振是最具危害性的现象。而抖振则由于诱发抖振的风速较低，过大的抖振响应将导致构件较大变形以及结构局部疲劳。抖振分析已经成为桥梁抗风设计中相当重要的环节。其次，阐述了桥梁抗风分析的两种方法，即基于阵风系数的阵风分析法和抖振反应谱分析法。第三，从工程实际应用出发，通过参数分析，对精确方法进行适当简化，给出了桥梁在悬臂施工中的抖振反应谱法的实用计算公式；采用计算流体力学方法(CFD)进行静风三分力系数的数值识别。最后，采用两种抗风分析方法对龙华大桥工程进行了分析计算，计算龙华大桥重要截面的抗力，并进行抗风安全度分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1结构风灾

1.2大跨度桥梁的风响应

1.2.1桥梁风工程的研究内容

1.2.2梁风工程的主要研究方法

1.3国内外桥梁抗风分析的研究现状与发展动态

1.4本文研究的主要内容

2风荷载的基本特征

2.1风的基本特征

2.1.1平均风特性

2.1.2风的脉动分量

2.2风与结构的相互作用

2.2.1风的静力作用

2.2.2风的动力作用

2.3本章小结

3龙华特大桥悬臂施工的风载分析

3.1工程简介

3.1.1桥梁数据背景

3.1.2桥梁上部结构

3.1.3桥梁下部结构

3.1.4主要材料及预应力体系

3.2龙华特大桥悬臂施工抗风分析的必要性

3.3龙华特大桥风荷载的分析

3.3.1阵风荷载

3.3.2抖振惯性力

3.4针对龙华特大桥悬臂施工状态抖振分析

3.5龙华特大桥悬臂施工过程中的施工荷载

3.6本章小结

4有限元法对龙华特大桥悬臂施工的风响应分析

4.1龙华特大桥动力特性分析

4.1.1 Ansys分析要点

4.1.2 Ansys的动力特性计算结果

4.2龙华特大桥静风三分力系数的识别

4.2.1 Ansys的分析要点

4.2.2 Ansys的流体力学计算结果

4.2.3静风三分力系数的数值识别

4.3恒载(包括施工荷载)内力

4.3.1 BSAS分析要点

4.3.2恒载内力计算结果

4.4静阵风荷载内力

4.4.1设计基准风速

4.4.2 Ansys分析要点

4.4.3横向静阵风荷载内力

4.5颤振

4.6抖振惯性力

4.6.1横向抖振惯性力

4.6.2横向抖振惯性力的内力

4.7本章小结

5龙华特大桥的抗风安全分析

5.1重要截面结构抗力

5.1.1主梁悬臂根部截面抗弯计算

5.1.2墩柱根部截面承载力计算

5.2作用效应组合

5.3恒载和风共同作用下的结构安全分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢