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原文传递基于片条测力的扁平单箱梁抖振力空间相关性及气动导纳研究

论文题名：	基于片条测力的扁平单箱梁抖振力空间相关性及气动导纳研究
关键词：	气动导纳;紊流;片条测力法;双幅桥;气动干扰
摘要：	由风洞试验来得到桥梁模型抖振力时，通常采用的试验方法为节段模型整体测力法和节段模型测压法。整体测力法得到的是整个节段模型的气动力时程在长度方向上的平均值，近似等于所测断面的抖振力。这种方法可以得到断面上的气动导纳，但无法得到抖振力沿跨向的相关性，无法避免抖振力跨向不完全相关性对气动导纳识别结果的影响。节段模型测压法通过在不同断面布置测压点来获得节段模型断面上的风压，进而获得抖振力。这种方法既能得到桥梁断面上的气动导纳，也能得到抖振力沿跨向的相关性。但由于测得的是断面所受的风压，无法考虑摩擦力和桥梁附属设施等的影响，因此无法获得成桥状态下的气动导纳。风的相关性是弱于抖振力的相关性的，由测压法得到的抖振力相关性可能比实际的相关性小，偏于不安全。　　考虑到以上常用模型的不足之处，本文采用节段模型片条测力技术，将桥梁断面做成可用高频测力小天平测力的片条形式，用节段模型片条测力风洞试验来研究桥梁的气动导纳和抖振力沿桥跨方向的空间相关性。分析不同紊流度、不同风速、不同攻角以及不同桥梁状态对气动导纳函数的影响，探究不同桥梁跨向间距时断面上抖振力的空间相关性，并在成桥状态下研究平行双幅桥上游与下游断面间的气动导扰。本文主要工作和结论如下：　　(1)由于格栅紊流场的技术尚不成熟，为避免格栅营造的被动紊流场对气动导纳识别结果的影响，需要对风场进行详细的测定。本试验使用7个三维眼镜蛇探头分别测量沿风洞横向七个不同测点的风速。试验结果表明，在紊流场下，7个探头沿风洞横向的平均风速误差不超过5%，沿风洞横向的紊流度基本一致，说明该被动格栅紊流场是符合此类试验要求的。　　(2)基于在成桥状态下片条测力试验的气动导纳识别结果表明，栏杆等桥梁附属设施对扁平单箱主梁断面气动导纳有一定的影响；而无桥梁附属设施时，即施工状态下，气动导纳受到特征紊流的干扰较小。　　(3)研究了不同攻角对施工状态和成桥状态下气动导纳的影响，发现攻角虽然影响气动力系数，但并不影响气动导纳的识别结果。　　(4)将片条测力法识别的气动导纳与整体测力法识别的气动导纳做了对比，发现施工状态下片条测力法与整体测力法得到的气动导纳接近，成桥状态下的气动导纳略有差别，但总体差别不大。　　(5)通过片条测力法与测压法抖振力沿跨向相关性的对比研究，发现片条测力法得到的抖振升力相关性优于测压法。　　(6)探讨了成桥状态下平行双幅桥梁的气动干扰效应，发现干扰效应随间距的增大而减弱。　　(7)研究了上游桥梁与下游桥梁沿桥梁跨向的相关性随上下游桥间距的变化，发现下游桥的相关性对间距的变化较为敏感。
作者：	李东
专业：	建筑与土木工程
导师：	周奇;赵传亮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	汕头大学
学位年度：	2021