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台风作用下跨海斜拉桥的失效机理
| 论文题名： | 台风作用下跨海斜拉桥的失效机理 |
| 关键词： | 台风作用;拉索疲劳;风场模拟;雨流计数法;跨海斜拉桥;失效机理 |
| 摘要： | 随着大跨斜拉桥的快速建设，桥梁的风敏感性也不断增大。因此，在台风多发地区，研究台风风场特性及其引起的桥梁失效机理具有重要的理论意义和工程价值。本文在分析了桥梁风致破坏的几种主要形式后，重点研究斜拉桥在抖振作用下的失效机理。主要研究内容及结论如下: (1)根据台风的风场特性，采用1949-2011年的热带气旋记录，基于YanMeng台风模型，拟合出了浙江定海站的台风风剖面拟合值α=0.132。并根据台风的脉动风特性选择了Shama提出的台风湍流强度修正公式进行湍流强度的计算。 (2)采用谐波叠加法，结合基于功率谱密度阵的正交分解(POD)，考虑横桥向脉动分量和竖桥向脉动分量的负单点相干性来进行良态风和台风三维风场的数值模拟。良态风的风谱选择《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2004）推荐的Kaimal横桥向谱和Panofsky-McCormick竖桥向谱，顺桥向谱选用对应的Kaimal谱;台风风谱选用根据实测拟合的台风谱，顺桥向谱与良态风一致。 (3)应用CFD二维流体数值模拟计算斜拉桥主梁从-10°到10°的三分力系数，绘制三分力系数曲线。应用三维流体数值模拟计算桥塔的阻力系数，得到桥塔7个控制断面的阻力系数。在.ANSYS中建立斜拉桥的有限元模型，对于抖振力的气动导纳采用等效风谱法，而自激力的添加则在ANSYS中编程进行实现。 (4)对两种不同风场下的斜拉桥分别进行主梁和斜拉索的抖振分析。计算结果显示，台风作用下桥梁的位移风振系数比良态风的大;且台风作用下桥梁主跨跨中处的竖桥向位移风振系数特别大，值得引起注意。无论在在良态风还是台风作用下，斜拉索的强度安全是有保障的。同样的风速下台风风场作用下的斜拉索疲劳损伤远远大于良态风风场的疲劳损伤;台风作用下随着风速的增大斜拉索的疲劳损伤显著增大，斜拉索的疲劳损伤对风速十分敏感。 |
| 作者： | 王璐璐 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 孙柄楠;彭卫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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