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自然风场中大比例全桥气弹模型试验研究
| 论文题名： | 自然风场中大比例全桥气弹模型试验研究 |
| 关键词： | 桥梁工程;抗风性能;自然风场;气弹模型 |
| 摘要： | 桥梁结构跨径的日益增加随之也带来了很多问题，如结构刚度和阻尼随之减小，系统更加轻柔，风致振动越来越显著。桥梁抗风性能也逐渐成为保证大型桥梁结构可靠以及安全的重要指标之一。通过权衡桥梁风工程的主要研究手段的优缺点，本研究团队开创性的提出了桥梁风工程室外试验基地（the Outdoor Experimental Base for Bridge Wind Engineering，OEBBWE），并开展了自然风场中大比例全桥气弹模型试验研究，全文的主要内容与总结如下： （1）通过对比传统风工程的研究手段，权衡各种方法的优缺点，本研究团队提出了桥梁风工程室外试验基地的新思路，并详细对比了该研究方法与传统的桥梁风工程研究方法的各自优缺点。详细介绍了以塔科马大桥为背景的全桥气弹模型制作过程，给出了户外实验需要满足安全性、适用性、耐久性、经济性等设计原则； （2）介绍了两种结构模态参数的识别方法，频域分解法与时频分析法。给出了传统的频域分解法识别模态参数的过程，讨论了该方法存在的问题：阻尼比识别误差较大、难以处理密集模态、难以识别时变系统等问题。在时频分析法中，采用了滑窗阈值去噪思想与滑动平均技术解决了经验包络法方法中存在的迭代误差与过包络问题，通过几个算例参数识别分析，证实了本文方法具有良好的抗噪声性能与较高的识别精度。 （3）介绍了全桥气弹模型的静力实验，然后建立全桥气弹模型的有限元模型，对比了有限元模型与实际全桥气弹模型之间的静力与模态参数的误差，并对结构敏感新进行分析，最后介绍了有限元模型修正理论与稳态遗传算法，并对全桥有限元模型进行修正。 （4）详细分析了实测沿海地区的局部风场特性，发现热力作用是实测地区地面日常强台风形成的主要原因。对自然风场的平稳性进行检验分析，发现基准样本和基准时距的选取对游程检验法影响较小，而对逆序检验法的影响较大，并且实测地区风场中存在部分非平稳特性；运用平稳模型难以反映同一时距内的不同时刻的湍流强度的差异，而非平稳模型具有较为丰富的非平稳成分，可以很好的反应任意两个时刻的湍流强度的差异，更加真实的反映了自然风场的湍流特性。 （5）对桥梁模型长期振动响应以及风场检测，汇总了桥梁模型出现的所有涡振现象，并详细分析了2021年1月8日典型的涡振现象的影响因素，结果发现桥梁模型的涡振大多发生在低风速区，并且主梁的风偏角（风向与主梁轴线的垂线之间的夹角）在60°范围内均可能发生涡振现象，但超过60°均未能观测到涡振现象。 |
| 作者： | 曾华 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 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： | 2021 |
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