非均匀风场对大跨度悬索桥颤振稳定性的影响
发布时间：2022-10-20 16:01
随着我国交通建设的发展,西部大开发战略不断深入,跨越能力大的悬索桥被广泛应用于跨越西部山区峡谷地区。山区峡谷处风场特性复杂,不同的桥址处往往差异较大,因此需要对桥址处的风场特性进行充分研究。此外,跨越高山峡谷的大跨度悬索桥质量轻、结构柔,对风的作用十分敏感,为了保障桥梁施工和成桥状态的安全,必须确保桥址不均匀风场中大桥的颤振稳定性满足要求。本文以某山区大跨度悬索桥为工程背景,首先利用逆向工程软件Imageware和地形软件Global Mapper结合得到桥址处地形的三维高程信息,再进行网格划分导入到F LUENT进行求解计算,得到桥址处三维风场特性。之后采用一种简化峡谷模型对山区峡谷地形风场特性进一步验证和分析。在此基础上,分别采用时域与频域的方法对均匀及非均匀流风场下桥梁颤振稳定性进行分析,并探讨了颤振求解过程中的参数取值问题。本文地形数值模拟研究表明,气流流经峡谷时由于地形起伏不定,有可能在峡谷较窄处产生较大的峡管效应,简化峡谷风场能够有效模拟桥址处风速变化规律,峡谷地区气流流经山坡会导致风速增大从而引起局部风速变化。对山区峡谷大跨度悬索桥进行颤振稳定性分析表明,在均匀流下桥梁颤...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 山区大跨度悬索桥的发展
1.3 大跨度桥梁颤振理论分析研究现状
1.3.1 古典耦合颤振理论
1.3.2 分离流颤振二维理论
1.3.3 颤振频域分析理论
1.3.4 颤振时域分析理论
1.4 山区风场特性研究现状
1.5 本文主要研究内容
第二章 大跨度桥梁颤振分析方法
2.1 颤振频域分析方法
2.2 颤振时域分析方法
2.2.1 自激力阶跃函数表达
2.2.2 自激力有理函数表达
2.3 本章小结
第三章 山区峡谷风场特性数值模拟
3.1 工程概况
3.2 山区峡谷风场特性数值模拟方法
3.2.1 计算域的选取及曲面生成
3.2.2 地形模型网格划分
3.2.3 边界条件设定
3.2.4 监测点布置
3.3 实际峡谷风场特性数值模拟结果
3.4 简易峡谷风场特性数值模拟
3.4.1 网格划分
3.4.2 边界条件设定
3.5 简易峡谷风场特性模拟结果
3.6 本章小结
第四章 山区峡谷大跨度悬索桥颤振频域分析
4.1 有限元模型及动力特性
4.2 颤振频域分析结果
4.3 非均匀风场下颤振频域分析
4.3.1 非均匀风速的影响
4.3.2 非均匀攻角的影响
4.3.3 非均匀风速非均匀攻角联合分布的影响
4.4 本章小结
第五章 山区峡谷大跨度悬索桥颤振时域分析
5.1 均匀流场颤振时域分析结果
5.1.1 颤振“拍”现象
5.1.2 颤振时域的数值问题
5.1.3 阻尼对颤振性能的影响
5.2 非均匀风场对桥梁颤振影响
5.3 紊流下颤振时域分析
5.3.1 脉动风场的生成
5.3.2 脉动风对颤振性能的影响
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于WRF的山区峡谷桥址风场数值模拟[J]. 沈炼,韩艳,董国朝,蔡春声,张建仁. 中国公路学报. 2017(05)
[2]基于ANSYS的桥梁结构颤振时域重启动迭代法[J]. 谢炼,张文明,宗周红. 东南大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]附加攻角效应对颤振稳定性能影响[J]. 欧阳克俭,陈政清. 振动与冲击. 2015(02)
[4]平衡大气边界层自保持问题的研究[J]. 唐煜,郑史雄,赵博文,李明水. 工程力学. 2014(10)
[5]1400m斜拉桥方案颤振临界状态拍振现象分析[J]. 张宏杰. 公路工程. 2014(01)
[6]桥梁自激力脉冲响应函数及颤振时域分析[J]. 郭增伟,葛耀君. 中国公路学报. 2013(06)
[7]风荷载对桥梁结构的作用效应研究[J]. 马骎,唐洪亮,王少钦. 山西建筑. 2013(04)
[8]矮寨特大桥钢桁梁悬索桥颤振稳定性能研究[J]. 龙跃海,牛华伟,刘榕,张志田. 中外公路. 2011(06)
[9]北盘江特大桥抗风性能试验研究[J]. 黄坤全,杨鸿波,王达磊. 公路交通科技(应用技术版). 2011(10)
[10]坝陵河大桥桥位深切峡谷风剖面实测研究[J]. 朱乐东,任鹏杰,陈伟,周成,王继全. 实验流体力学. 2011(04)
博士论文
[1]复杂山区峡谷大跨度钢桁梁悬索桥风致振动及气动措施[D]. 唐浩俊.西南交通大学 2016
[2]深切峡谷桥址区风特性风洞试验及CFD研究[D]. 胡朋.西南交通大学 2013
[3]山区峡谷风特性参数及大跨度桁梁桥风致振动研究[D]. 徐洪涛.西南交通大学 2009
[4]沿海和山区强风特性的观测分析与风洞模拟研究[D]. 庞加斌.同济大学 2006
硕士论文
[1]典型峡谷平均风速分布特性及跨谷管道悬索桥静风稳定性分析[D]. 张忠义.西南交通大学 2017
[2]河西地区近40年风速变化特征及影响因素研究[D]. 郭小雷.兰州交通大学 2015
[3]山区峡谷桥址处风场特性实测研究与数值模拟[D]. 刘熠.长沙理工大学 2014
[4]大跨度悬索桥成桥状态颤振分析[D]. 周继.西南交通大学 2011
[5]大跨度桥梁结构平均风特性与脉动风特性影响研究[D]. 焦丽娜.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3694852
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 山区大跨度悬索桥的发展
1.3 大跨度桥梁颤振理论分析研究现状
1.3.1 古典耦合颤振理论
1.3.2 分离流颤振二维理论
1.3.3 颤振频域分析理论
1.3.4 颤振时域分析理论
1.4 山区风场特性研究现状
1.5 本文主要研究内容
第二章 大跨度桥梁颤振分析方法
2.1 颤振频域分析方法
2.2 颤振时域分析方法
2.2.1 自激力阶跃函数表达
2.2.2 自激力有理函数表达
2.3 本章小结
第三章 山区峡谷风场特性数值模拟
3.1 工程概况
3.2 山区峡谷风场特性数值模拟方法
3.2.1 计算域的选取及曲面生成
3.2.2 地形模型网格划分
3.2.3 边界条件设定
3.2.4 监测点布置
3.3 实际峡谷风场特性数值模拟结果
3.4 简易峡谷风场特性数值模拟
3.4.1 网格划分
3.4.2 边界条件设定
3.5 简易峡谷风场特性模拟结果
3.6 本章小结
第四章 山区峡谷大跨度悬索桥颤振频域分析
4.1 有限元模型及动力特性
4.2 颤振频域分析结果
4.3 非均匀风场下颤振频域分析
4.3.1 非均匀风速的影响
4.3.2 非均匀攻角的影响
4.3.3 非均匀风速非均匀攻角联合分布的影响
4.4 本章小结
第五章 山区峡谷大跨度悬索桥颤振时域分析
5.1 均匀流场颤振时域分析结果
5.1.1 颤振“拍”现象
5.1.2 颤振时域的数值问题
5.1.3 阻尼对颤振性能的影响
5.2 非均匀风场对桥梁颤振影响
5.3 紊流下颤振时域分析
5.3.1 脉动风场的生成
5.3.2 脉动风对颤振性能的影响
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于WRF的山区峡谷桥址风场数值模拟[J]. 沈炼,韩艳,董国朝,蔡春声,张建仁. 中国公路学报. 2017(05)
[2]基于ANSYS的桥梁结构颤振时域重启动迭代法[J]. 谢炼,张文明,宗周红. 东南大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]附加攻角效应对颤振稳定性能影响[J]. 欧阳克俭,陈政清. 振动与冲击. 2015(02)
[4]平衡大气边界层自保持问题的研究[J]. 唐煜,郑史雄,赵博文,李明水. 工程力学. 2014(10)
[5]1400m斜拉桥方案颤振临界状态拍振现象分析[J]. 张宏杰. 公路工程. 2014(01)
[6]桥梁自激力脉冲响应函数及颤振时域分析[J]. 郭增伟,葛耀君. 中国公路学报. 2013(06)
[7]风荷载对桥梁结构的作用效应研究[J]. 马骎,唐洪亮,王少钦. 山西建筑. 2013(04)
[8]矮寨特大桥钢桁梁悬索桥颤振稳定性能研究[J]. 龙跃海,牛华伟,刘榕,张志田. 中外公路. 2011(06)
[9]北盘江特大桥抗风性能试验研究[J]. 黄坤全,杨鸿波,王达磊. 公路交通科技(应用技术版). 2011(10)
[10]坝陵河大桥桥位深切峡谷风剖面实测研究[J]. 朱乐东,任鹏杰,陈伟,周成,王继全. 实验流体力学. 2011(04)
博士论文
[1]复杂山区峡谷大跨度钢桁梁悬索桥风致振动及气动措施[D]. 唐浩俊.西南交通大学 2016
[2]深切峡谷桥址区风特性风洞试验及CFD研究[D]. 胡朋.西南交通大学 2013
[3]山区峡谷风特性参数及大跨度桁梁桥风致振动研究[D]. 徐洪涛.西南交通大学 2009
[4]沿海和山区强风特性的观测分析与风洞模拟研究[D]. 庞加斌.同济大学 2006
硕士论文
[1]典型峡谷平均风速分布特性及跨谷管道悬索桥静风稳定性分析[D]. 张忠义.西南交通大学 2017
[2]河西地区近40年风速变化特征及影响因素研究[D]. 郭小雷.兰州交通大学 2015
[3]山区峡谷桥址处风场特性实测研究与数值模拟[D]. 刘熠.长沙理工大学 2014
[4]大跨度悬索桥成桥状态颤振分析[D]. 周继.西南交通大学 2011
[5]大跨度桥梁结构平均风特性与脉动风特性影响研究[D]. 焦丽娜.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3694852
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