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典型桥梁主梁断面气动特性风洞试验研究
| 论文题名： | 典型桥梁主梁断面气动特性风洞试验研究 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;桥梁结构;风压分布;桥梁荷载 |
| 摘要： | 大跨桥梁结构的抗风性能是影响其施工和运营安全的控制因素，主梁断面气动特性是大跨度桥梁抗风性能研究的重要问题。风洞试验是研究结构气动特性非常重要、且不可替代的手段。本文对桥梁两种典型主梁断面，即钝体断面和类流线型断面，进行抗风性能分析与试验研究。本研究主要内容包括： ⑴对两种典型断面的主梁节段模型进行风洞测压试验，研究其静力三分力系数，总结不同工况下三分力系数的变化规律并分析原因;并对断面在静止状态不同工况下的表面测压信号进行偏斜度与峭度分析，研究模型表面风压的偏斜度与峭度在施工阶段及成桥阶段随攻角变化规律并分析原因。试验数据表明，施工状态升力系数绝对值及扭矩系数绝对值大于成桥状态对应值;成桥状态阻力系数明显大于施工状态;类流线型断面的扭矩系数大于钝体断面。与施工状态相比，两种断面成桥状态的偏斜度值在各攻角下均出现了较大偏斜;模型后半部分信号表现出较强的非高斯性;类流线型断面表现出较好的高斯性;攻角越大，信号的非高斯性越强。 ⑵对两种主梁节段模型在典型工况下的系统阻尼比、不同工况信号的发散率和收敛率、软颤振时程响应及稳态振幅进行分析，研究系统阻尼比的影响因素及模型在软颤振发生过程中的振动特点。分析发现，随着风速提高，振动系统稳态振幅不断增大，达到稳态振幅所需时间更短;当断面发生软颤振时，同一工况下，无论施加何种形式的初始激励，系统最终的稳态扭转振幅都相同。 ⑶对比分析模型静止状态及软颤振状态下表面压力分布，风压系数均值、标准差的变化规律及变化产生的原因，探究气流对模型表面的静力作用和脉动作用。对比不同状态模型表面风压分布特性，研究振动对模型表面风压的影响。试验表明，类流线型断面表面压强分布与钝体断面相比较少出现涡旋附着与分离的情况;两种断面顶板风压系数根方差均随着测点向下游移动，呈现先增大后减小至平稳的趋势，峰值随着攻角从负到正逐渐向下游移动;软颤振状态下，随着风速的不断提高，两种断面表面风压系数均值均随之增大;由于气动负刚度影响，软颤振过程中的卓越频率低于扭转固有模态频率。 |
| 作者： | 王思涛 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 许福友 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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