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新型斜拉桥与摩天轮复合结构动力特性研究
| 论文题名： | 新型斜拉桥与摩天轮复合结构动力特性研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;摩天轮;复合结构;地震响应;风振响应;数值风洞法 |
| 摘要： | 斜拉桥具有合理的受力形式，近年来，在世界范围内，其建设高潮迭起，尤其是我国，斜拉桥得到了空前的发展。动力性能对斜拉桥的安全有很大影响，因此研究斜拉桥的动力特性很有意义。 桥梁的动力特性主要包括地震响应分析和风振研究。传统的结构抗震设计假定地面运动在整个基础范围内是一致的，但由于行波效应等，结构在地面各支点运动的非一致激励效应的影响不容忽视；此外由于风灾造成的事故频繁发生，桥梁的风振研究也日益引起研究人员的兴趣。本文以天津慈海桥为工程背景，以新型斜拉桥与摩天轮复合结构为研究对象进行了地震响应分析和风振研究。 建立非一致激励下斜拉桥结构的动力平衡方程。介绍了本文求解结构动力平衡方程所用Newmark-β数值积分方法，介绍了考虑非线性的增量方程，研究了分析行波效应的两种方法：相对运动法和大质量法。 对整体结构进行模态分析，得出结构的自振特性，为结构的抗震研究提供基础。分别计算了慈海桥单向地震波和三向正交地震波联合作用下的地震响应。对比分析了非一致地震激励的行波效应对慈海桥关键点的内力和位移的影响。计算比较了不同相位差行波效应对结构的时程响应。 介绍了数值风洞法的核心内容——计算流体动力学(CFD)，分析了流体动力学的控制方程：质量守恒方程、动量守恒方程(N-S方程)和能量守恒方程。介绍了基于有限体积法的控制方程的离散和流场数值计算的主要方法——SMPLE算法。从工程实际应用的观点出发研究了模拟流体湍流流动的三种两方程三维湍流模型。 采用流体动力学理论的数值风洞法，运用FLUENT软件计算了风荷载作用下斜拉桥周围的风压场和流速场，研究了斜拉桥表面风压系数的数值模拟结果，并比较了风压系数的数值模拟结果和风洞试验结果。通过风洞试验对桥塔空气动力不稳定性进行了分析，提出抑制风振发生的措施。 对斜拉索的振动类型、振动机理作了归纳，并提出了抑振方法，并重点介绍了风雨振的特点和发生条件。研究了世界著名桥梁拉索的风振现象和抑振措施，最后针对慈海桥可能发生的风振类型提出了抑振措施。 |
| 作者： | 李毅佳 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 陈志华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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