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基于本征正交分解的桥梁主梁表面风压场分析
| 论文题名： | 基于本征正交分解的桥梁主梁表面风压场分析 |
| 关键词： | 软颤振;桥梁主梁;表面风压场;本征正交分解 |
| 摘要： | 随着桥梁跨径逐渐增大，结构刚度降低、风致振动响应增大，抗风稳定性成为控制结构设计与施工安全的主要因素之一。本文通过风洞测压试验和CFD数值模拟分别获得典型断面在“软”颤振和涡振过程中表面风压数据，并借助本征正交分解（POD）方法进行分析比较，旨在探究桥梁“软”颤振和涡振过程中的表面风压场变化特点。主要研究结论如下： （1）对于两种典型主梁断面（钝体、流线型），基于协方差矩阵的本征正交分解（CPT）第一阶模态是引起桥梁“软”颤振的主要原因，因而其对三分力（升力、阻力和扭矩）的贡献占主导地位。流线型断面的CPT第一阶模态能量比重显著高于钝体断面。对于流线型主梁断面的涡振，CPT第一阶和第二阶模态均非常重要。在阻力时程中，CPT第一阶模态具有显著优势；而在升力时程中，CPT第二阶模态贡献最大，因而CPT第一阶和第二阶模态分别称为“阻力”模态和“升力”模态。 （2）各阶CPT模态形状绝对值与CPT模态下表面风压的标准差分布一致，即模态形状起伏大的部分压力波动大，平坦的部分压力波动小。这要求在进行POD分析时，应去掉风压数据的均值，以此保证模态物理意义的准确性。 （3）基于互功率谱密度矩阵的本征正交分解（SPT）第一阶模态在主要激励频率处（颤振和二倍颤振频率以及涡振和二倍涡振频率）对总能量贡献很大，达90%以上。且在颤振和涡振频率处，SPT第一阶模态包含一对同相-反相成分，分别对应CPT第一阶和第二阶模态。CPT第一阶模态的本征向量谱表示，当典型主梁断面发生“软”颤振时，与CPT第一阶模态形状吻合的只有SPT第一阶模态；当典型主梁断面发生涡振时，与CPT第一阶模态形状吻合的不总是SPT第一阶模态，也有可能是SPT其他阶模态。 |
| 作者： | 陈岩 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张哲;许福友 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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