详情

原文传递桥梁风致响应的数值模拟

论文题名：	桥梁风致响应的数值模拟
关键词：	桥梁;风荷载;数值模拟;有限元;风洞试验
摘要：	随着现代材料、施工技术和设计理论的发展和电子计算机的普遍应用，新型结构不断涌现。这些结构自重越来越轻、体型越来越柔、阻尼越来越小，体系对风载作用也越来越敏感。在最近的二三十年，我国建设了许多各式各样的结构新颖独特的桥，除了跨度有不断增大的趋势外，更多的桥则是为了景观需要而在结构形式上有了大胆的突破。这些改变使风对桥梁的作用也越来越显著，风荷载已经是桥梁设计必须关注的问题。由于桥梁易受风荷载的影响，从经济及安全的角度都有必要进行风响应分析。本文简要叙述了桥梁抗风分析研究的背景以及桥梁风致响应的基本研究方法。对近地风荷载的特性进行详细地研究，并对脉动风风速时程进行模拟，在有限元框架中实现风荷载作用下桥梁结构的动力响应分析。研究了近地风的有关特性，包括风的组成、平均风风速剖面的特性以及脉动风风速的特性等。基于脉动风速功率谱密度函数，分别利用了时间序列多维AR自回归模型和谐波合成法来模拟近地风。基于Matlab平台编制了多点风速时程模拟程序，并对模拟结果进行了谱分析以验证程序的正确性。基于计算流体力学原理，根据桥梁的条带性假设，建立桥梁断面的二维模型，获得三分力系数随攻角变化的规律。基于修正的Davenport抖振力方程，将作用在桥梁上的风荷载转化为时域中各时间点上的力，即转化为作用在各节点上的力时程。利用上述方法在ANSYS中模拟丹拉海河大桥主梁在风荷载作用下的风致响应，并比较计算结果和风洞试验结果，验证了本文方法的正确性及可实现性。最后，对天津市海河某大桥进行风致响应数值模拟，并对有限元计算结果进行分析，对该桥的抗风性能做出评价，并对该桥局部结构提出改进建议。
作者：	石九州
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	岳澄
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文