大跨度分路钢桁拱桥风致抖振时域分析

摘要

随着钢拱桥技术的飞速发展以及大跨度钢拱桥的兴建,其风致振动问题显得越来越突出。本文基于风洞试验和空间有限元模型相结合的研究方法,对钢桁拱桥的风致振动展开了系统研究。主要对脉动风模拟、主拱的风荷载、静风分析、时域抖振分析作了一系列研究。以某大跨度公路钢桁拱为工程实例,对其成桥状态和施工状态进行了风致振动分析,主要内容和结论有:
　　 1、根据自然风的脉动特性,运用谐波合成(CAWS)法,考虑风速谱沿着跨向和拱肋高度变化的的特点,实现对桥址处脉动风速场的模拟,并对该脉动风的可靠性进行了检验。
　　 2、运用通用有限元软件ANSYS,采用梁系结构的空间有限元模型计算,对结构的成桥状态和施工状态进行了自振特性分析,得到了基本频率和模态。
　　 3、通过静力节段模型风洞试验获得了桥面主梁的气动参数,为了研究桁架拱的风载分配和桁间干扰,着重进行了拱肋分段风洞测力试验,获得了拱肋各分段的静力系数,为桁架拱的有效加载提供了依据。
　　 4、对钢桁拱桥在成桥状态和施工状态下静力风响应和时域抖振力响应进行了详细分析,得到了此桥梁在设计风速下的风致响应特征,并为此类桥梁提供参考。且通过对比分析,研究了考虑拱肋的风载升力和力矩后对拱桥风致振动的影响。
　　 最后,总结了本文的研究成果,并指明了需要进一步研究的方向。