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斜风作用下大跨度桥梁抖振非线性时域分析及实验验证
| 论文题名： | 斜风作用下大跨度桥梁抖振非线性时域分析及实验验证 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;斜风抖振;时域分析;气动力系数;抖振响应 |
| 摘要： | 本文在现有的抖振基本理论以及斜风抖振频域分析方法的基础上，建立了一套大跨度桥梁抖振非线性时域分析方法，重点分析和研究脉动风非线性以及气动非线性等因素对桥梁抖振的影响，主要工作包括以下几方面： 1、针对目前斜风作用下桥梁抖振频域分析方法不能全面的考虑桥梁结构和气动非线性的问题，基于准定常理论及斜气动片条理论，建立斜风作用下考虑静风非线性大位移效应、三维脉动风和结构运动引起的气动力非线性效应的桥梁随机抖振非线性时域分析方法。分析中，将脉动风分为低频和高频两个部分，低频部分抖振力和自激力按照准定常理论建模，并通过瞬时等效风攻角和风偏角考虑了脉动风和结构运动产生的非线性效应，而高频部分的自激力按照线性非定常模型计算，高频部分的抖振力则可按非线性准定常模型也可以按线性模型计算，并通过引入气动导纳函数来考虑非定常效应。 2、开发了用于测量斜风下桥梁断面六分量气动力系数的双支式节段模型六分量测力的实验装置，并通过风洞试验，获得了主梁断面六分量气动系数随风偏角和风攻角变化的数据库，分析了六分量气动力系数随风向角变化特点和规律。结果表明：斜风下主梁六分量气动力系数随风偏角和风攻角的变化并非单调增减，而是在局部风偏角和风攻角范围内取得相应的极值点。 3、对南京长江三桥在斜风下的抖振响应进行了频域和非线性时域分析，并将其与相应气动弹性模型风洞试验结果进行对比，结果表明：非线性时域计算结果与频域计算结果相比更接近试验结果，与试验结果基本吻合。 4、利用所建立的分析方法，对南京长江三桥抖振响应参数进行了分析，结果表明：合适的脉动风高、低频分频点应满足脉动风波长介于8～12倍桥梁宽度的准则；气动非线性效应会明显增大抖振响应计算结果，并使其更接近于试验值；桥梁静风初位移会使桥梁竖向抖振响应数值有所增大；脉动风紊流度的增大也会增大桥梁的抖振响应；ν方向脉动风分量对于桥梁抖振响应影响较小，而忽略自激力影响将使得抖振响应计算结果显著增大。 |
| 作者： | 王淼 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 项海帆;朱乐东 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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