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鹰潭信江大桥抗风性能分析

李佳明  
【摘要】:随着桥梁结构理论的完善以及施工新技术的出现,大跨径桥梁以及新型桥梁越来越受到设计人员的亲睐。桥梁风致振动是桥梁设计中不可忽视的重要因素。由于跨径的增大和样式的变化,桥梁的刚度和变形都会相应增大,因此进行抗风性能分析研究显得尤为重要。 本文以江西鹰潭信江大桥为实例背景,对信江大桥主梁进行了CFD分析,提取静三分力系数。通过有限元程序ANSYS,建立了三维有限元模型,对该桥3种状态(最大双悬臂、最大单悬臂、成桥状态)下的动力特性进行了计算;分析了该桥的颤振稳定性和静力稳定性,并针对这座结构新颖的斜拉桥抗风设计提出了一些建议,为同类桥梁抗风设计提供一些参考。本文主要完成了以下几方面的工作: (1)回顾总结了当前桥梁抗风性能研究状况; (2)收集该桥风环境资料,根据统计和规范确定该桥的基本风速和设计风速; (3)限于风洞试验无法实施,在综合前人研究成果的基础上,选择合理的计算域,采用CAD建模,在GAMBIT中进行合理的网格划分等,最后采用FLUENT计算得到主梁断面静三分力系数;为之后的静风稳定性验算提供数据。 (4)通过有限元程序ANSYS,建立了三维有限元模型,对该桥3种状态(最大双悬臂、最大单悬臂、成桥状态)下的动力特性进行了计算。对动力特性情况(频率、振型等)作了分析,此外,还分析了辅助墩的设置对于桥梁抗风性能的影响。 (5)对信江大桥进行了颤振稳定性分析和静风稳定性分析。 计算结果表明:该桥扭转振型出现较晚,扭弯频率比较大。无论是在成桥阶段还是在施工阶段,颤振临界风速均远高于颤振检验风速,不会发生颤振失稳现象。最大双悬臂状态下主梁容易发生横向的摆动,在风速较大的季节需要对主梁进行临时加固措施。辅助墩的设置改善了该桥的力学性能,然而却降低了桥梁的抗风稳定性。无论是成桥状态还是在施工阶段静力扭转发散临界风速都十分高,静力稳定性好。


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