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格栅对大跨人行悬索桥气动稳定性的影响
| 论文题名： | 格栅对大跨人行悬索桥气动稳定性的影响 |
| 关键词： | 人行悬索桥;格栅;风洞试验;静风稳定;颤振稳定 |
| 摘要： | 由于人行悬索桥的诸多优点和巨大经济效益，大跨人行悬索桥被广泛建设，但是人行悬索桥的结构特点导致其风致振动问题突出。用钢格栅代替人行桥面后，会使得结构气动外发生形变化从而影响结构的气动稳定性，目前国内外对这部分的研究很少且不全面，故本文依托某大跨人行悬索桥，主要进行了以下工作： 首先根据试验模型进行了3种格栅布置方式、7种开孔率，共计17种工况的风洞节段模型测力试验，获得了不同格栅开孔率与布置方式下双边箱中央带格栅断面的三分力系数，得出：格栅布置方式对三分力系数的影响不大，主要是开孔率的影响；相同风攻角下，格栅开孔率越大，阻力系数、升力系数和扭矩系数的绝对值都会减小。此外还通过分析三分力系数，对结构的颤振稳定性做了简单的预测，预测结果通过后续测振试验进行验证，在格栅开孔率大于22%后，预测结果与试验测振结果吻合较好。 其次，根据试验所得的静三分力系数，采用大型通用计算软件ANSYS进行了三维非线性静风失稳计算，得出随着格栅开孔率的增大，桥梁结构的静风稳定性越好，对于格栅横向布置（L）的工况，静风最优开孔率为33%，对于格栅纵向两边布置（S）和纵向中间布置（M）的工况，静风最优开孔率为22%；三种格栅布置方式中，沿主梁纵向两边布置的方式所得到的静风稳定性优于其他两种格栅布置方式。 最后完成了上述17种工况下，0°、±3°攻角下的风洞模型测振试验，得出了格栅开孔率在11%时，颤振稳定性不如桥面不开孔的情况，在其他格栅开孔率下，均表现为随着格栅开孔率的增大，颤振稳定性越好，对于格栅横向布置（L）和纵向两边布置（S）的工况，颤振最优开孔率为33%，对于格栅纵向中间布置（M）的工况，颤振最优开孔率为44%。此外，还基于修正的最小二乘法对节段模型进行了8个颤振导数的识别，与试验颤振临界风速结果相结合，得出：人行悬索桥的扭转刚度极小，颤振失稳主要是气动导数A2*计算所得到的A项气动阻尼和交叉气动导数A1*×H3*计算所得到D项气动阻尼所驱动的扭转失稳。 |
| 作者： | 陈明 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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