Π型结合梁断面涡振性能及气动优化措施研究

发布时间：2023-03-04 17:56

　　随着科学技术的进步,现代桥梁结构不断向着细长、轻柔和低阻尼的方向发展,在总结多次风毁事故的基础上,桥梁风工程学逐渐发展起来。作为一种低风速下发生频繁的风致振动,涡激振动不仅会影响桥梁行车的舒适性和安全性,更有可能使桥梁结构发生疲劳损伤,是桥梁风工程研究中的重要一环。本文以某拟建的大跨度Π型小边箱结合梁斜拉桥为实际研究背景,首先使用ANSYS软件建立该桥的有限元模型,计算了动力特性,其主梁一阶对称竖弯频率为0.2445Hz,一阶对称扭转频率为0.4047Hz。接着依据动力特性计算结果,选择合适缩尺比进行了主梁节段模型的风洞试验。静力试验得到了主梁-12°⁺12°风攻角下的三分力系数。而动力试验结果表明,主梁在0°和+3°风攻角下、16m/s²4m/s风速区间内发生了明显的竖向涡激振动,最大振幅为144.3mm。然后对分别采用了5种气动控制措施的主梁进行风洞试验,通过对结果的分析,偏角朝斜上方的3号风嘴抑振效果最好。在CFD数值模拟的过程中,为了验证FLUENT软件的适用性和参数设置的正确性,建立了二维方柱绕流模型。静态绕流计算中,层流模型和SS...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 桥梁的风致振动
        1.2.1 桥梁风致振动的类别
        1.2.2 涡激振动简介
    1.3 桥梁涡激振动的研究状况
        1.3.1 研究方法
        1.3.2 国内外研究概况
    1.4 研究意义和内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
第2章 工程概况及桥梁动力特性计算
    2.1 工程概况
        2.1.1 桥梁设计方案
        2.1.2 桥位风场特性
    2.2 桥梁动力特性计算
        2.2.1 基频估算
        2.2.2 有限元模型参数设置
        2.2.3 动力特性模拟计算结果
    2.3 本章小结
第3章 风洞节段模型试验
    3.1 引言
        3.1.1 概述
        3.1.2 节段模型试验
    3.2 静力三分力的测定
        3.2.1 风荷载的三分力
        3.2.2 模型及试验设备
        3.2.3 试验结果及分析
    3.3 主梁节段模型涡振性能试验
        3.3.1 动力节段模型系统
        3.3.2 系统参数设计
        3.3.3 试验结果及分析
    3.4 气动优化后主梁的涡振试验
        3.4.1 气动外形的控制措施
        3.4.2 加装0 号风嘴的试验结果
        3.4.3 加装1 号风嘴的试验结果
        3.4.4 加装2 号风嘴的试验结果
        3.4.5 加装3 号风嘴的试验结果
        3.4.6 加装导流板的试验结果
        3.4.7 气动控制措施效果汇总
    3.5 本章小结
第4章 涡激振动的数值模拟
    4.1 CFD数值模拟的基本理论
        4.1.1 流体流动的控制方程
        4.1.2 湍流流动
        4.1.3 边界层理论
    4.2 FLUENT软件介绍
        4.2.1 FLUENT总体计算流程
        4.2.2 湍流模型SST k-ω
        4.2.3 动网格技术
    4.3 方柱绕流的数值模拟
        4.3.1 计算域和边界条件设置
        4.3.2 静态方柱的绕流计算
        4.3.3 单自由度振动方柱绕流计算
    4.4 Π型截面主梁绕流的数值模拟
        4.4.1 计算域和边界条件设置
        4.4.2 主梁静力三分力系数的计算
        4.4.3 单自由度振动主梁绕流的数值模拟
    4.5 本章小结
结论及展望
致谢
参考文献
硕士研学期间发表的论文及参与的科研



本文编号：3754730