大跨桥梁双拱肋气动干扰效应试验研究

摘要

我国从古至今都是世界公认的桥梁大国，很多种桥型的起源基本都可追溯到我国建桥史。拱桥是一种古老的桥型，至今已有3000多年的发展历史，随着设计理论的不断完善与施工技术的不断进步，加之建筑材料的不断更新，出现了许多大跨度拱桥。
　　跨径的不断增加不仅使桥梁更加实用和美观，而且也带来了前所未有的挑战。桥梁相比以前变得越来越细长，刚度越来越小，一旦遇到超出承受范围的荷载作用，如强风荷载或者地震荷载，可能会引起毁灭性破坏。本文以辽宁省大连市普湾新区16号路跨海大桥和虎滩桥为研究背景，将对其主桥主拱肋的抗风性能进行研究与分析。
　　本文完成的工作主要有以下几个方面内容:
　　(1)简单介绍国内外桥梁工程发展的概况，重点介绍大跨度拱桥。从风致振动基本概念入手，逐步对大跨度拱桥抗风研究进展进行阐述。
　　(2)介绍风和桥梁结构相互作用，风对结构的静力、动力作用，以及气动干扰数值模拟方面的一些知识，包括CFD的基本思想，形成与发展以及模拟过程。
　　(3)为更好地了解拱肋节段模型风洞试验，对风荷载的三分力，静力三分力系数和拱桥风荷载特点进行阐述，并介绍本文试验的相关情况，包括试验目的与场地，试验方案设计与模型制作。
　　(4)将由不同拱肋断面形式节段模型风洞试验测得的数据，用Origin软件进行滤波和平滑处理，得出阻力系数及其标准差;通过改变不同的参数，对相应的阻力系数和标准差进行对比与分析，并对本次试验得出的结论做出总结和归纳。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 桥梁工程的发展

1．1．1 国内发展历史简介

1．1．2 国外发展历史简介

1．2 大跨拱桥的发展

1．3 桥梁抗风研究发展

1．3．1 风致振动

1．3．2 大跨度拱桥抗风研究进展

1．4 本文研究内容

2 气动干扰基本理论

2．1 风的形成原因

2．2 风和桥梁间的相互作用

2．3 风对结构的静力作用

2．4 风对结构的动力作用

2．4．1 颤振(flutter)

2．4．2 驰振(galloping)

2．4．3 涡激共振(vortex resonance)

2．4．4 抖振(buffeting)

2．5 气动干扰的数值模拟综述

2．5．1 CFD基本思想

2．5．2 CFD形成与发展

2．5．3 CFD模拟过程简介

3 拱肋节段模型测力试验

3．1 概述

3．1．1 风荷载的三分力，风轴坐标系及体轴坐标系

3．1．2 静力三分力系数及其影响

3．1．3 拱桥风荷载特点

3．2 试验目的和场地

3．2．1 试验目的

3．2．2 试验场地

3．3 试验方案设计与模型制作

3．3．1 模型相似原理和相似比

3．3．2 模型设计与制作

3．3．3 试验方案与内容

4 试验数据与对比分析

4．1 试验数据

4．1．1 断面Ⅰ

4．1．2 断面Ⅱ

4．1．3 断面Ⅲ

4．1．4 断面Ⅳ

4．2 数据处理方法与数据对比

4．2．1 拱肋0°倾角时阻力系数的若干对比

4．2．2 拱肋0°倾角时阻力系数标准差的若干对比

4．2．3 拱肋9°倾角时阻力系数的若干对比

4．2．4 拱肋9°倾角时阻力系数标准差的若干对比

4．2．5 拱肋0°与9°倾角阻力系数之间的若干对比

4．2．6 拱肋0°与9°倾角阻力系数标准差之间的若干对比

4．2．7 拱肋不同削角工况阻力系数之间的若干对比

4．3 数据分析结果

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢