大跨橋梁抗風(fēng)試驗裝備及平板吸氣抗風(fēng)法.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、橋梁是重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施,隨著土木工程科學(xué)技術(shù)和輕質(zhì)高強度材料的發(fā)展,橋梁的跨徑日益增大,但是橋梁的剛度和阻尼降低,橋梁結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的敏感程度逐漸增大,風(fēng)荷載以及風(fēng)致穩(wěn)定性成為影響橋梁結(jié)構(gòu)安全的控制因素之一。因此,提高大跨橋梁抗風(fēng)能力顯得尤為重要。
   目前,提高橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)能力的措施主要有三種:機械措施、空氣動力學(xué)措施和結(jié)構(gòu)措施。機械措施是基于橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)控制的抗風(fēng)措施,空氣動力學(xué)措施和結(jié)構(gòu)措施是基于橋梁結(jié)構(gòu)斷面繞流場

2、控制的抗風(fēng)措施,與機械措施相比,空氣動力學(xué)措施和結(jié)構(gòu)措施直接作用于橋梁結(jié)構(gòu)斷面繞流風(fēng)場,能夠更直接的改善橋梁結(jié)構(gòu)斷面繞流場的品質(zhì),從而提高橋梁的抗風(fēng)能力。這種基于橋梁結(jié)構(gòu)斷面繞流場控制的抗風(fēng)技術(shù)的研究通常采用直觀有效的風(fēng)洞試驗來進行,與此同時,隨著計算流體力學(xué)的快速發(fā)展,數(shù)值模擬也逐漸成為了研究橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致繞流特性的一種常用手段。
   首先,根據(jù)進行橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致作用試驗的要求,針對傳統(tǒng)抗風(fēng)試驗裝備存在的耦合性問題,本論文設(shè)計了

3、解耦型橋梁靜動力試驗系統(tǒng),并進行了橋梁節(jié)段模型靜力三分力、顫振導(dǎo)數(shù)識別和渦激振動試驗,取得了良好的試驗效果。
   其次,針對傳統(tǒng)的風(fēng)場測試系統(tǒng)測試密度和精度低這一問題,本論文設(shè)計了風(fēng)場測試立體定位裝置,該裝置可以進行多點位高精度的傳感設(shè)備安裝。
   最后,本論文采用基于ComputationalFluidDynamics(CFD)的數(shù)值方法研究了定常吸氣方法對平板風(fēng)致靜力的影響。研究對象選為一處于均勻來流風(fēng)場中的平板

4、模型,在該平板靠近來流端設(shè)置定常吸氣入口,通過改變定常吸氣系數(shù)和吸氣模式計算該平板模型的風(fēng)致靜力三分力,進而獲取定常吸氣對平板風(fēng)致靜力作用的影響。風(fēng)場數(shù)值模擬采用ReynoldsStressequationModel(RSM)湍流模型。計算結(jié)果顯示,在定常吸氣作用下,平板的阻力系數(shù)顯著降低,扭矩系數(shù)增大,平板迎風(fēng)端面的壓力隨著吸氣能量的增強而減小,背風(fēng)端面的壓力基本不變。數(shù)值結(jié)果表明:定常吸氣可以有效地改善平板繞流邊界層結(jié)構(gòu),降低風(fēng)致阻

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