[碩士]鋼桁架懸索橋抖振響應及其影響參數(shù)分析

內(nèi)容簡介

　　[碩士]鋼桁架懸索橋抖振響應及其影響參數(shù)分析　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：碩士　　學位授予單位：湖南大學　　學位年度：2011　　鋼析架梁及流線型鋼箱梁是懸索橋加勁梁的常用形式。鋼精梁具有剛度大、能夠適應雙層橋面的特點，是公鐵兩用懸索橋加勁梁的首選形式。在架設困難的山區(qū)及峽谷修建的大跨度懸索橋通常也采用鋼析梁。鋼析梁透風性好，不容易發(fā)生渦激共振，而且可以通過增設上、下穩(wěn)定板等氣動措施提高顫振性能。然而鋼析梁構件眾多，擋風面積大，在自然脈動風作用下的抖振響應將更加顯著。此外，一些用于提高顫振穩(wěn)定性的氣動改良措施也會加劇抖振響應。本文以正在修建的湖南澄水大橋(主跨為856m)為工程背景，采用加勁梁節(jié)段模型試驗與橋梁頻域抖振計算相結合的方法研究了鋼析梁懸索橋的抖振性能。主要內(nèi)容及結果如下:　　 (1)鋼析梁的等效扭轉質量矩計算是建立魚骨型單主梁簡化模型的基礎。針對直接計算析梁等效慣性矩的困難，給出了一種基于有限元動力分析的簡化計算方法。這一方法通過在析梁附加扭轉質量矩前后的動力特性變化，來反算析架梁自身扭轉質量矩。算例分析驗證了這一方法具有很高的精度。　　 (2)基于等效單主梁模型，應用Davenport準定常抖振分析方法，按平方和開方(SRSS)對澄水大橋進行了順風向、橫風向及扭轉方向抖振響應的頻域分析，計算時氣動阻尼按準定常方法計算。結果表明，抖振位移主要由主梁各方向的一階振動模態(tài)控制，高階模態(tài)的參與效應很小;而對于抖振加速度，高階模態(tài)有較大參與。并采用時程分析法對SRSS的頻域分析結果進行了驗證?！　? (3)研究了氣動導納、定常及非定常自激氣動力、脈動風速的空間相關性、水平及豎向脈動風速互譜等風場及氣動參數(shù)對抖振響應的影響。結果表明:(a)考慮氣動導納后抖振響應顯著減小，脈動風速的空間相關性及風速的互譜都會顯著地影響結構抖振響應;(b)準定常自激力描述豎向及側向模態(tài)的氣動阻尼具有足夠的精度，但描述扭轉模態(tài)的氣動阻尼還存在很大的近似性。　　 (4)地貌粗糙度對風振的影響具有雙重效應:粗糙的地貌在降低平均風速的同時卻增加了紊流度。從水平脈動風速譜出發(fā)，本文推導分析了我國公路橋梁抗風設計規(guī)范中的四類地貌(不同地貌粗糙度zo)下大氣邊界層紊流度剖面的取值，并與國內(nèi)外主要抗風規(guī)范進行了對比分析。在此基礎上，對澄水大橋四類地貌下的抖振響應均方差和最大值做了比較分析。結果表明，位于平均風速最大、但紊流度卻最小的A類地貌下，抖振響應卻不一定達到最大值，在工程設計及抗風試驗中應予以注意。

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