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大跨度桥梁全模态耦合颤抖振响应分析
| 论文题名： | 大跨度桥梁全模态耦合颤抖振响应分析 |
| 关键词： | 大跨悬索桥;台风环境;抖振响应 |
| 摘要： | 现代大跨悬索桥朝着超大跨度、极度轻柔的趋势发展,桥梁结构的风致振动问题日益突出。在悬索桥的施工阶段及成桥运营阶段,风致抖振是不可避免的,这不但关系到施工过程的安全,而且会影响到成桥后结构的疲劳寿命及行车舒适度。现有的桥梁结构的抖振分析方法可分为:频域分析方法和时域分析方法。由于频域分析方法具有简单、实用、有效等特点,因此,在桥梁结构抖振分析中被广泛运用,但其无法考虑几何及气动的非线性。随着计算机水平的不断提高,由于时域分析方法能反映桥梁结构振动响应的时间历程,同时能考虑几何及气动非线性,因此,近些年来国内外越来越多的学者开始采用时域分析方法研究桥梁结构抖振响应。我国大多数的大跨悬索桥都是位于东南沿海地带,都不同程度地遭受强热带风暴及台风的侵袭,因此,研究台风下桥梁结构的抖振响应就显得尤为重要。 本文主要是基于现场监测数据对某大跨悬索桥抖振响应进行分析,并将现场实测数据与数值计算结果进行对比。本文的主要研究内容包括: (1)回顾了桥梁结构抖振的研究历史及现状,并分别从频域和时域角度对抖振分析的理论进行了深入地论述。 (2)对台风“梅花”风场的湍流特性进行分析,主要包括:平均风速、平均风向角、湍流强度、湍流积分尺度、脉动风速功率谱、脉动风速空间相关性及脉动风的时频特性等,以便更加准确地模拟风荷载。 (3)通过有限元的方法,在ANSYS中建立某大跨悬索桥有限元模型,以便分析某大跨悬索桥的结构动力特性,主要包括:某大跨悬索桥有限元模型的静力分析、基于现场实测频率与振型的有限元模型修正、某大跨悬索桥有限元模型的模态分析。 (4)采用大跨桥梁结构全模态耦合颤抖振的频域分析方法(CQC方法)对某大跨悬索桥主梁的抖振响应进行分析,并将数值计算的结果与现场实测的结果进行了对比,同时,对影响抖振响应计算的因素(气动自激力、气动导纳函数、空间相关性)进行了分析。 (5)采用谐波合成的方法对某大跨悬索桥三维脉动风场进行数值模拟,得到各个节点的脉动风速时程(顺风向、竖向),并对模拟的脉动风速时程进行了脉动风速谱检验和脉动风速空间相关性检验。 (6)采用大跨桥梁结构全模态耦合颤抖振的时域分析方法对某大跨悬索桥主梁的抖振响应进行分析,并将数值计算得到的抖振时程、抖振响应谱与现场实测的结果进行比较,以确定抖振时域分析方法的有效性。 |
| 作者： | 金耀 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张连振;李惠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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