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原文传递大跨度悬索桥风致振动研究

论文题名：	大跨度悬索桥风致振动研究
关键词：	悬索桥;风致振动;计算流体力学;控制措施
摘要：	悬索桥是最古老的桥型之一，有着悠久的历史，悬索桥的跨越能力是所有桥型中最大的，目前1000m以上跨径的桥梁几乎全是悬索桥，但是，直到20世纪初，由于钢缆材料技术的进步，大跨度悬索桥才逐步兴起，并不断发展。　　在Tacoma桥由于风致振动毁坏以后，很多专家和学者都把它毁坏的原因归结为静力风压作用。但是，很多科学家在调查世界各地的桥梁的毁坏的过程中，发现，1818年以后，有很多悬索桥是毁于风振中。　　从此，悬索桥的风致振动问题越来越被人们所重视。从桥梁抗风基础理论(桥梁颤振、抖振)的建立，到现代桥梁抗风理论的发展包括桥梁颤振理论、抖振理论的发展，计算流体力学(CFD)技术的兴起和基于可靠度的抗风设计方法的发展。桥梁抗风理论经过国内外几代科学家和学者们的研究和发展，已经到达一定的理论高度。　　本文首先详细阐述了桥梁风致振动的相关理论，介绍了颤振、驰振、抖振、涡激共振的相关概念，在此基础上，进行了大跨度悬索桥抗风的数值模拟分析，主要工作有以下三点：　　 (1)运用ANSYS/CFD有限元软件，对一些断面进行静力三分力系数分析，分别分析了钝头型箱梁，带挑臂箱梁，带斜腹板箱梁，扁平箱梁等四种断面类型，并对四种类型的梁型在0度风攻角下的静力三分力系数进行比较，发现，扁平箱梁断面的气动性能较好，然而，钢桁加劲梁具有较大的刚度和较好的透风率，抗风性能良好，因此大跨度悬索桥也多采用这种断面形式。　　 (2)对主跨500m的悬索桥方案建模进行有限元静力和动力分析。并进行了静力稳定性分析。利用动力分析结果，对桥梁进行颤振稳定性验算，发现：扭耦合颤振和分离流扭转颤振的临界风速均小于主梁颤振检验风速，不满足抗风安全要求，故要进行必要的风致振动控制措施。　　 (3)介绍一般风致振动的控制措施包括：结构措施，气动措施和机械措施。本文主要针对结构措施进行分析，分别采用了增设水平刚性风缆、主跨1/4处设置交叉斜索、增加桁宽、采用单根主缆三角形斜吊杆以及采用空间主缆等措施提高该桥的抗风性能，最终，从经济，美观，施工难度，技术创新等多个角度考虑，最终选择的结构措施是采用空间主缆这一措施来提高该桥的抗风性能，提高其抗风稳定性。
作者：	熊锐
专业：	公路桥梁与渡河工程
导师：	王向阳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文