非均匀风场下大跨度斜拉桥静风稳定性分析

摘要

静风失稳对桥梁结构的破坏性大，突发性强，是大跨度桥梁结构抗风性能的重要安全指标之一，对大跨度桥梁进行静风稳定性分析非常重要。另一方面，由于山区线路指标的要求，山区大跨度桥梁通常横跨山区峡谷复杂地形，这会导致桥址区的风速和风攻角沿桥跨方向呈非均匀分布，并会对桥梁的抗风性能产生影响。因此，针对山区峡谷复杂地形的非均匀风场特性，开展大跨度桥梁的静风稳定性分析具有非常重要的意义。 为研究山区峡谷复杂地形下非均匀风场对大跨度桥梁静风稳定性的影响，以一座跨越典型的山区峡谷地形的大跨度斜拉桥为工程背景，首先，采用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT分析桥址区地形的风场特性，计算出沿主梁方向的非均匀风攻角和非均匀风速分布;然后，编制出考虑了非均匀风速和非均匀风攻角下大桥静风稳定性的非线性程序。在此基础上，综合考察了非均匀风攻角分布、非均匀风速分布以及非均匀风速非均匀风攻角分布等风场条件对大桥成桥状态以及最大单悬臂和最大双悬臂施工状态静风稳定性的影响。 非均匀风场下成桥结构静风稳定性研究的结果表明，与均匀风场条件下的静风响应不同，非均匀风攻角或非均匀风速下主梁静风响应峰值点位于风荷载峰值点与跨中之间，在针对非均匀风场下大桥的静风稳定性分析时，应更注重静风响应峰值点而不是跨中处;非均匀风攻角下大桥的静风失稳临界风速要远低于均匀风攻角的，且其静风稳定性能主要受最大风攻角而不是主跨部分非均匀风攻角的平均值来控制;非均匀风速下大桥的静风失稳临界风速主要由主跨部分的风速平均值和最大值共同影响;主梁的竖向位移和扭转角形状主要由风攻角因素来控制，而横向位移的变化规律相对较独立，其形状基本上以跨中线对称，且其值主要由风速因素来决定。非均匀风场下桥梁施工状态静风稳定性研究结果也同样表明，作用于施工结构主梁的非均匀风速和非均匀风攻角不同于均匀风场，两者静风响应差别很大;最大单悬臂状态要比最大双悬臂状态更容易发生静风失稳;非均匀风攻角因素对施工结构的静风稳定性占有主导位置。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2大跨度桥梁空气静力稳定性回顾

1．3山区复杂地形非均匀风场特性

1．3．1平均风特性

1．3．2山区非均匀风特性

1．4本文研究的主要内容

2．1引言

2．2工程概况

2．3基于CFD方法的桥址区风场分析

2．4三分力系数的确定

2．4．1．加劲梁节段模型测力试验概况

2．4．2．加劲梁断面静三分力系数定义

2．4．3．成桥状态三分力系数

2．4．4．施工状态三分力系数

2．5斜拉桥非线性静风稳定性分析理论

2．6本章小结

第三章非均匀风场下成桥状态的静风稳定分析

3．1引言

3．2成桥状态三维有限元模型的建立及动力特性分析

3．2．1 成桥状态三维有限元模型的建立

3．2．2成桥状态三维有限元模型的动力特性分析

3．3成桥状态非线性静风稳定分析全过程

3．3．1．非均匀风攻角的影响

3．3．2．非均匀风速的影响

3．3．3．非均匀风速和非均匀风攻角综合的影响

3．4全桥静风失稳分析

3．5本章小结

第四章非均匀风场下施工状态的静风稳定分析

4．1引言

4．2最大单悬臂与最大双悬臂三维有限元模型动力特性分析

4．2．1．最大单悬臂三维有限元模型的建立

4．2．2．最大单悬臂三维有限元模型的动力特性分析

4．2．3．最大双悬臂三维有限元模型的建立

4．2．4．最大双悬臂三维有限元模型的动力特性分析

4．3最大单悬臂施工态非线性静风稳定分析全过程

4．3．1．非均匀风攻角的影响

4．3．2．非均匀风速的影响

4．3．3．非均匀风速和非均匀风攻角综合的影响

4．4最大双悬臂施工态非线性静风稳定分析全过程

4．4．1．非均匀风攻角的影响

4．4．2．非均匀风速的影响

4．4．3．非均匀风速和非均匀风攻角综合的影响

4．5最大单悬臂与最大双悬臂的静风稳定性对比

4．6本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录