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非平稳风场作用下大跨度桥梁抖振响应时域分析
| 论文题名： | 非平稳风场作用下大跨度桥梁抖振响应时域分析 |
| 关键词： | 特大跨度悬索桥;桥梁结构;抖振响应;非平稳风场 |
| 摘要： | 近几十年来，随着桥梁向大跨度、超大跨度的不断发展，桥梁柔度显得越来越大，对桥梁结构风致振动问题的研究显得越来越重要，抗风设计已成为桥梁设计环节中必不可少的部分。虽然基于平稳风场作用下桥梁结构抖振响应分析的发展已趋于成熟，然而，近些年来对实测风速数据统计分析表明，强风场或山区复杂地形风场环境下，脉动风速具有显著的非平稳特性，不能再视为平稳随机过程脉动风作用下的桥梁抖振响应分析。 本文以云南普立特大跨度悬索桥为研究对象，首先根据ANSYS建立该桥的三维有限元计算模型，并基于结构动力响应分析及模态分析理论，推导了大跨度模态贡献度系数及最优时间步长的计算公式，其次据桥址处风特性模拟出该桥的平稳态三维脉动风，再此基础上进行了桥梁抖振响应时域分析，重点研究了自激力考虑与否及不同时间步长△t因素对大跨度悬索桥风致抖振响应的影响。研究结果表明:考虑自激力结果抖振响应在部分方向起正阻尼作用，在垂直向呈现的效应比横桥向及扭转向上更加显著，不考虑自激力会导致桥梁抖振响应结果失真，为了精细化的分析，不能忽略其因素的影响;由于对最优时间步长△t=0.05s与设置时间步长△t=0.25s分别计算抖振响应的结果存在显著差异性，证明了采取最优时间步长对结构的分析与计算是十分必要的，此结果对大跨度悬索桥风致抖振分析具有参考价值。 本文基于改进的谐波合成法的思想及实测强风数据经统计处理后拟合得到的时变参数来成功地模拟了非平稳风速，然后对强风场作用下的时变平均风荷载、非平稳抖振力及非平稳自激力进行了详细的阐述，最后在此基础上进行非平稳风场作用下的桥梁抖振响应时域分析，同时进行了不同工况下普立特大跨度悬索桥的时变平均风及非平稳抖振响应的计算与比较，重点研究了考虑时变平均风及时变演变谱因素对大跨度桥梁抖振响应时域分析的影响，研究结果表明在强风场作用下，有必要考虑时变平均风及演变谱对大跨度桥梁抖振响应的影响。 |
| 作者： | 邹孔庆 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王美芹;黄文锋;刘志强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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