基于性能的π型梁桥涡振响应概率性评价

摘要

文章以某π型梁悬索桥为例,采用剪切应力输运(shear-stress transport,SST)湍流模型,基于大变形动网格和有限体积法实现π型截面主梁涡激振动数值仿真;用最小二乘法对阻尼比和竖向涡振最大幅值进行拟合,使用Q-Q图检验阻尼比的概率分布,探究阻尼比与涡振的关系;用设计点法、多种蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)法拟合结构随阻尼比变化的损伤曲线,建立桥梁涡振损伤评价框架。研究发现:π型主梁在相当广泛的阻尼比范围存在竖向涡振现象,当阻尼比为5.67×10^(-3)时,主梁的竖向涡振振幅超过限值;阻尼比在每年的8—12月服从对数正态分布,并逐年减小,结构的损伤概率随阻尼比不断减小而增加。文中成功拟合出不同阻尼比下涡振最大幅值、涡振区间的损伤概率曲线,提出基于行车舒适性的桥梁涡振概率性损伤评价方法。研究结果可为π型梁涡振行车舒适度概率性损伤评价提供参考。