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大跨度斜拉桥风压分布特性的数值模拟研究
| 论文题名： | 大跨度斜拉桥风压分布特性的数值模拟研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;风压分布特性;数值模拟;气动参数;抗风设计 |
| 摘要： | 风灾是全球最常见和最严重的自然灾害之一，其不仅频繁地损坏大量的工程结构，也给人类的社会活动和日常生活造成了严重影响，从而导致人类社会巨大的生命和财产损失。尤其对于桥梁结构而言，因风作用下的桥梁结构发生严重的风毁事故屡见不鲜。当前，全球范围内大量跨海连岛工程正在规划建设中，其标志着世界桥梁工程又一次进入了新时期。然而跨越沿海海湾、海峡的特大跨径桥梁在我国规划建设的桥梁中也占有很大一部分。因此，桥梁跨度的不断加大，导致结构越来越轻柔，越来越容易发生振动，尤其是由风作用引发的结构振动。风荷载成为影响桥梁结构安全的最重要控制因素之一，人们对于风作用下的桥梁安全性问题极为关注，大跨度斜拉桥的抗风亦然成为桥梁专家及学者们所需要解决的首要问题。本文在交通部西部课题及湖南省自然基金的支持下，以岳阳洞庭湖大桥为研究背景，通过现场实测和数值模拟技术（CFD）相结合的研究方法对大桥风场特性、大桥桥塔（主塔）及主梁跨中断面在风载作用下的风压分布以及气动参数等进行研究和分析，从而为此类的大跨度桥梁结构的抗风设计提供一定的参考。本文的主要工作内容如下： 1.利用 Matlab数值分析软件对大桥桥位处塔顶及桥面同步采集的风速数据进行统计分析，得到风荷载计算所需要的平均风速剖面，?指数拟合、紊流强度及阵风因子，以此来推断大桥桥位处地表所属的粗糙度类别。 2.对桥塔进行传压管的铺设、风压数据的采集和处理，通过FLUENT前处理器Gambit建立与桥塔实际尺寸相当的三维几何模型，对桥塔进行三维绕流的数值模拟分析，将数值模拟结果与实测结果进行比较，验证本文数值模拟方法的可靠性与可行性。在此基础上对桥塔进行不同风速风向下的五分力系数以及桥塔塔柱间的流场干扰效应进行数值模拟，获得了不同风速风向下的桥塔五分力系数的变化规律和其塔柱周围风压、流场矢量图，并对结果进行研究和分析。 3.根据已有的实测桥梁断面三分力系数，通过FLUENNT前处理器 Gambit建立与主梁断面实际尺寸相当的二维几何模型，在均匀流条件下，对主梁断面进行二维绕流的数值模拟分析，将数值模拟计算得到的三分力系数和实测结果作比较，从而验证本文数值模拟方法的可靠性与可行性。在此基础上对主梁断面进行不同风攻角下的三分力系数进行数值模拟，获得了不同风速风向下的主梁断面三分力系数的变化规律和其周围的风压、流场矢量图，并对结果进行研究和分析。 |
| 作者： | 竹剡锋 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 禹见达 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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