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影响主梁涡激共振试验结果的因素及其机理研究
| 论文题名： | 影响主梁涡激共振试验结果的因素及其机理研究 |
| 关键词： | 主梁涡激;共振试验;抗风设计;雷诺数效应 |
| 摘要： | 现代桥梁结构向着跨度大、自重轻、阻尼低的方向发展,随之对风作用更加敏感,气动弹性问题已成为大跨度及超大跨度桥梁强度、刚度和稳定性抗风设计的制约因素。涡激振动是桥梁结构风致振动的一种形式,带有强迫和自激的双重性质。涡激振动虽然不会像颤振一样导致桥梁灾难性的破坏,但是它的发生风速低、频率高,有可能导致杆件裂纹或疲劳破坏,较大的振幅将影响行车的舒适性和安全性。因此，涡激振动是桥梁风工程领域中一个非常重要的问题。鉴于对桥梁涡激振动的研究越来越重视，本文选取了桥梁工程中常用的两类断面：类流线型及带挑臂断面，对其涡激共振的攻角效应、雷诺数效应、跨向相关性及风场效应进行系统研究，从压力层面揭示其对涡激响应影响的内在机理，并对涡激振动的试验方法提出了建议。本文主要进行了以下研究： 1.研究了类流线型桥梁断面在不同风攻角下的涡激响应。在模型表面布置测压孔，通过压力扫描阀测量不同攻角下涡激共振发生时断面上各个测点的压力时程。研究了涡激响应随攻角的变化规律及结构表面压力分布在涡激共振发生时随风攻角的变化规律。结果表明，来流攻角的改变实质上是改变了浸没在流场中的气动外形，并且不同攻角下的Strouhal数不相同。 2.通过改变模型缩尺比来改变雷诺数大小，研究类流线型桥梁断面及带挑臂断面涡激响应的雷诺数效应；分析雷诺数对振动频谱、脉动压力功率谱、表面压力分布及脉动压力系数的影响，揭示了点气动力与总气动力相关性及脉动压力系数的雷诺数效应是造成涡激共振雷诺数效应的内在原因。 3.研究风洞试验中模型的尺寸大小对涡振响应结果的影响。通过改变模型宽度来改变长宽比，并在两种长宽比模型的1/2、1/4、1/8长度处布置测压孔，研究不同断面处涡激力的差异；通过压力沿模型长度方向的相关性建议涡激共振风洞试验模型的长度不应过长，建议将长宽比控制在1.5左右，以确保试验精度。 4.利用格栅形成紊流场，研究均匀流场中涡振响应与紊流场中涡振响应的差异。结果表明，涡激响应在紊流场中将会减小甚至消失，其根本原因是由于紊流中的脉动成分破坏了气流的相关性，使结构的气动外形对紊流来流的改造与反馈能力降低，阻碍了旋涡的形成。 |
| 作者： | 崔欣 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘健新 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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