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原文传递山地城市钢桥杆件风致振动研究

论文题名：	山地城市钢桥杆件风致振动研究
关键词：	山地城市;钢桥杆件;桥梁结构;风场特性;抗风设计;风振机理
摘要：	我国是多山的国家，山地城市中的桥梁因其复杂的地形地貌环境，在抗风设计要求上不同于平原城市，这不仅涉及到山地城市风场特性、桥梁结构本身特性，更要考虑二者的共同作用。山地城市风场特性与平原城市差别很大，现有规范对山地城市风场风特性描述极少。因此，为了有效控制钢拱桥杆件的多种有害风振、延长桥梁使用寿命、保证整体桥梁的安全和确保山地城市中的交通安全通行，对山地城市钢拱桥杆件风振机理的研究是非常有必要的，且具有十分重要的理论价值和实际意义。　　现代桥梁的发展，因要求需要促使其向着跨度大，结构柔和质量轻的方向发展，这使得结构对风荷载的作用显得更加敏感。大跨度钢桥中的杆件是风敏感结构，在一定风速作用下，极易引发涡激振动。　　本文依托重庆朝天门大桥，取其典型杆件作为研究对象，利用ANSYS-FLUENT软件，通过将四阶Runge-Kutta法以自编UDF程序形式嵌入其中的方法对典型杆件的涡激振动数值模拟，主要工作有以下几方面: 　　①对二维模型在非定常流场中数值模拟，将所得的升力系数、阻力系数、频率、Strouhal数等参数同已有试验值及数值模拟值比对，验证静态流场数值模拟的准确性。　　②对比Realizable k-ε和SST k-ω两类模型的三分力系数的平均值及标准差，分析两类模型的变化规律，比较模型的精准性;同时，对比不同风攻角下的三分力系数，对不同风攻角升力系数和阻力系数变化规律总结，并分析了不同风速下的涡激振动锁定区间及升力系数和阻力系数变化规律。　　③利用ANSYS-FLUENT软件的二次开发，自编UDF程序，模拟二维方柱在动态流场中数值模拟，获取位移时程曲线以及风速锁定区变化情况，分析了三分力系数变化规律和动态流场中流固耦合的拍动现象。　　④将全隐式四阶Runge-Kutta法以自编UDF程序形式嵌入到ANSYS-FLUENT中，对朝天门大桥典型杆件进行涡激振动仿真模拟，选取风速、风攻角及阻尼比三个影响因素比较分析，分别分析了涡振锁定风速区间，最不利风攻角以及阻尼比对涡激振动的影响。在进行桥梁设计时，要尽量避开发生涡致振动时的风速、阻尼和风攻角，避免发生共振和加速结构的破坏速度。
作者：	李志超
专业：	建筑与土木工程
导师：	王承启
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文