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单索面矮塔斜拉桥的动力特性分析与静风性能研究
| 论文题名： | 单索面矮塔斜拉桥的动力特性分析与静风性能研究 |
| 关键词： | 单索面矮塔斜拉桥;动力特性;等效风荷载;静风性能;计算流体力学 |
| 摘要： | 近年来，我国矮塔斜拉桥的建造势头发展迅猛，但一直缺乏专门的设计规范，许多关键技术问题亟待解决。北港岛和宁大桥是一座单索面矮塔斜拉桥，跨径布置为80+138+80m，箱型主梁宽26m，桥位处于静海环境，常年受台风等恶劣天气的影响，其抗风问题必须进行专门研究。本文采用数值计算与风洞试验相结合的手段，研究了和宁大桥成桥态和施工态（最大双悬臂状态）的动力特性和静风性能，主要得到了如下结论: 1.和宁大桥桥址处基本风速为38.4m/s，成桥状态设计基准风速为44.1m/s，施工阶段设计基准风速为31.1m/s，成桥状态静阵风风速取为46.6m/s，施工阶段静阵风风速取为40.7m/s。 2.采用离散有限元法在大型通用分析软件ANSYS中建立了和宁大桥的成桥态和最大双悬臂状态的有限元模型。结果表明，和宁大桥成桥状态的一阶竖弯频率为0.570Hz，一阶扭转频率为3.139Hz;最大双悬臂施工状态一阶竖弯频率为0.309Hz，一阶扭转频率为3.202Hz。 3.采用计算流体力学分析软件ANSYS FLUENT计算了变截面主梁9个关键断面以及桥塔5个关键断面在不同风攻角来流作用下的施工态与成桥态静力三分力系数。为验证数值计算的准确性，制作了主梁墩项、跨中及桥塔中部断面的节段模型，并在风洞试验中采用高分量动态天平测量得到了其在不同风攻角下的静力三分力系数。经对比，本文CFD数值计算的结果满足精度需要。 4.基于静力三分力的计算结果，采用阵风荷载理论对该桥的成桥状态、施工状态分别进行了等效静风荷载的作用分析。其中成桥状态进行了横桥向风和顺桥向风荷载的计算，施工状态分别进行了横桥向风荷载对称加载和不对称加载的计算分析，给出了上述各个工况下桥梁典型位置断面处的位移及内力分布，可供该桥设计的荷载组合提供参考。 5.考虑几何非线性、荷载非线性计算得到的和宁大桥静风失稳临界风速为157m/s，远远高于其设计基准风速，说明和宁大桥的成桥状态静风稳定性满足要求。 |
| 作者： | 郑植 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 向中富;屠意平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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