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钢箱梁断面形式对悬索桥颤振临界风速的影响

畅琰  
【摘要】:大跨度桥梁颤振是一种发散振动,在众多风致振动类型中危害性较大。由于颤振稳定性问题已经成为控制设计的关键因素,多年以来,风工程学者对大跨度桥梁颤振稳定性的研究一直不断进行。颤振临界风速作为颤振稳定性问题的关键性参数,本文主要研究钢箱梁断面形式对颤振临界风速的影响做了如下工作。首先,依托某主跨为738m的双跨悬索桥,设计六种钢箱梁断面形式,其中闭口钢箱梁具有不同的宽高比,分离式钢箱梁具有不同的主梁间距比,以计算流体力学软件(CFD)为基础,二次开发UDF程序,对六种钢箱梁断面形式的颤振临界风速进行了数值模拟。为了验证数值模拟方法的准确性,在风洞试验进行节段模型进行对比研究。本文探究了宽高比对闭口钢箱梁颤振临界风速的影响,以及在宽高比不变的情况下,主梁分离间距比对分离钢箱梁的颤振临界风速的影响,比选出了颤振临界风速最高的断面形式。最后,由于该工程为双跨悬索桥,其结构形式具有不对称性,故采用全桥气弹模型风洞试验,在均匀流场和紊流场分别对该优选断面进行更全面的颤振稳定性分析研究。本文提出的对悬索桥钢箱梁颤振临界风速的数值模拟方法具有可靠性和准确度,能够预测不同主梁断面形式的颤振稳定性;提出经过全桥气弹模型风洞试验验证的优化闭口钢箱梁断面,具有良好的颤振稳定性,具有一定的工程参考价值。


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