大跨度桥梁结构平均风特性与脉动风特性影响研究

摘要

风荷载是建筑结构的一种典型动力荷载，随着大跨度桥梁结构的不断出现，风荷载对大跨度桥梁结构的作用开始备受关注。本文从平均风和脉动风的一些特性方面对大跨度桥梁结构进行了静力和动力的响应分析，主要内容如下：
　　1)在直角坐标系下，建立了平均风速空间分布计算模型，在此模型的基础上，分析了风速水平分布不均匀性对桥梁主梁静力抗风的影响。结果表明，风场非对称参数和风场的大小对桥梁主梁的位移变形有很大的影响，如果不考虑风速的水平分布不均匀性，计算的位移变形就会偏大。
　　2)基于Fluent软件，采用分状态强迫振动的方法，对南京长江二桥断面进行了数值模拟，识别了在不同初始风攻角下的颤振导数，并计算了相应的颤振临界风速。一方面，在初始风攻角为0°的情况下，对颤振导数进行了识别，并与风洞试验进行了对比，验证了本文数值模拟的正确性；另一方面，计算了不同初始风攻角下的颤振临界风速，结果表明初始风攻角对桥梁失稳时的颤振临界风速是有影响的，桥梁在负的初始风攻角下比在正的初始风攻角下有更好的颤振稳定性。
　　3)用频域方法对杨浦大桥(斜拉桥)和润扬长江大桥(悬索桥)进行了抖振计算分析，探讨了脉动风的一些特性对大跨度桥梁结构抖振响应的影响。结果发现，常用风速谱的在高频域的能量分布直接影响抖振的响应，当水平向风速谱和竖向风速谱采用Von Karman谱时，抖振响应值随着湍流积分尺度的增大而减小。

目录

大跨度桥梁结构平均风特性与脉动风特性影响研究

THE EFFECTS OF CHARACTERISTICS OF MEAN WIND AND FLUCTUATE WIND ON

摘要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 本文研究的目的及意义

1.2 国内外相关方向发展现状

1.2.1 风特性的研究

1.2.2 桥梁静力抗风研究

1.2.3 桥梁动力抗风研究

1.3 本文主要研究内容

第2章 平均风速水平不均匀性对桥梁结构的影响分析

2.1 引言

2.2 平均风速水平分布计算模型的建立

2.3 静力三分力的描述

2.4 平均风速水平不均匀性对桥梁结构响应的影响分析

2.5 本章小结

第3章 风攻角对流线型主梁断面桥梁颤振的影响分析

3.1 引言

3.2 计算流体动力学基础

3.3 颤振导数的数值计算

3.3.1 非定常气动自激力的描述

3.3.2 颤振导数强迫振动法识别基本原理

3.3.3 由数值计算得到的气动力提取颤振导数

3.4 颤振临界风速的求解

3.5 南京长江二桥断面桥梁颤振性能研究

3.5.1 南京长江二桥断面数值模型的建立

3.5.2 颤振导数的识别和颤振临界风速的计算

3.6 本章小结

第4章 脉动风对桥梁主梁抖振响应的影响分析

4.1 引言

4.2 桥梁主梁抖振频域分析

4.2.1 桥梁主梁抖振频域计算

4.2.2 算例验证

4.3 脉动风速谱特性影响分析

4.3.1 杨浦大桥脉动风速谱影响分析

4.3.2 润扬长江大桥脉动风速谱影响分析

4.4 湍流积分尺度特性影响分析

4.4.1 杨浦大桥湍流积分尺度影响分析

4.4.2 润扬长江大桥湍流积分尺度影响分析

4.5 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢