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大跨径公路斜拉桥风致破坏风险分析
| 论文题名： | 大跨径公路斜拉桥风致破坏风险分析 |
| 关键词： | 大跨径斜拉桥;CFD模拟;静风失稳;颤振;可靠度;风险分析 |
| 摘要： | 现在桥梁抗风理论方面的研究虽然已经取得了较为完善的研究成果，但针对大跨径斜拉桥的风致破坏风险评估中还存在一些不足。一般采用确定性分析方法获得临界风速或者响应的最大值，与容许值进行比较来进行抗风性能评估，但从考虑参数不确定性并基于可靠度理论进行风险分析的角度，对大跨径斜拉桥的抗风性能评估研究起步相对较晚，桥梁抗风风险理论体系和评估方法有待进一步完善。 对于大跨径桥梁来说，在其漫长的使用年限期间，风是导致灾害风险的重要因素，其中风致破坏振动尤为重要，因为一旦发生将对桥梁造成不可逆的影响，风致灾害不仅使得桥梁业主需要承担巨大的风险压力，同时也给使用者埋下了隐患。所以应开展运营期大跨径斜拉桥风致振动可靠度分析和风致风险概率研究，及时评估风致破坏风险，以尽可能避免桥梁结构失稳事件的发生。本文以宁波象山港大桥为工程背景，研究内容主要包括以下几个方面： （1）象山港大桥的结构动力特性分析。采用ASNYS参数化设计语言编写程序，建立象山港大桥有限元模型，并进行模态分析，为静风失稳和颤振分析奠定基础。 （2）象山港大桥的气动特性分析。利用ICEM软件建立主梁几何模型，采用分区域划分网格的方法，进行网格模型的建立；之后在Fluent软件中进行主梁截面静力三分力系数的模拟计算，采用强迫振动法提取主梁非定常运动气动力，获取主梁静力三分力系数及颤振导数。 （3）象山港大桥的静风失稳分析，并分别探究了初始风攻角、斜拉索断丝率、斜拉索断索位置以及静力三分力系数等参数对大跨径斜拉桥静风稳定性的影响，从而得到各参数对静风失稳的影响规律，并从这些参数中选择影响最大、最不利的情况对桥梁进行静风可靠度分析。 （4）象山港大桥的风致颤振时程分析。首先采用理想平板简支梁模型证明在ANSYS中进行颤振时程方法分析的准确性，然后分别探讨主梁刚度、阻尼比、斜拉索断丝率、斜拉索断索位置等参数对大跨径斜拉桥颤振稳定性的影响，从而得到各参数对颤振的影响规律，为大跨径斜拉桥的颤振可靠度分析提供参考和依据。 （5）建立和完善风致破坏风险分析方法，将可靠度引入到风险分析中，分别对静风失稳风险以及颤振失稳风险进行分析，然后对风致风险的损失采用工程造价和使用年限比值进行量化，并得到各个工况下相对应的风险等级，最后阐述风致风险应对策略。 |
| 作者： | 秦旭哲 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 杨刚;张田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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