大跨橋梁風(fēng)雨致靜力和定常吸氣控制顫振研究.pdf

1、本文針對大跨橋梁風(fēng)雨致靜力和定常吸氣控制橋梁顫振的問題開展了系統(tǒng)的研究。利用相關(guān)理論對風(fēng)雨共同作用下的雨場進(jìn)行了單一粒徑的簡化，推導(dǎo)出試驗?zāi)M所需的雨滴平均粒徑計算公式和平均雨速計算公式;進(jìn)行了大跨橋梁主梁的風(fēng)雨致靜力三分力的數(shù)值模擬分析，揭示了風(fēng)雨共同作用對橋梁主梁靜力三分力的影響變化規(guī)律;運用模型試驗方法研究定常吸氣對大跨橋梁顫振穩(wěn)定性的影響，主要研究工作包括:
　　1、基于理論分析方法，推導(dǎo)出了不同粒徑雨滴的水平向和垂直向速

2、度，進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)雨致作用相似性分析，最后得到了可用于實驗?zāi)M的雨滴平均粒徑和平均雨速計算公式。
　　2、采用CFD方法對丹麥大貝爾特東橋主梁節(jié)段模型進(jìn)行了風(fēng)雨共同作用下的靜力三組分的數(shù)值模擬，通過分析不同風(fēng)攻角、雨強(qiáng)和風(fēng)速組成的多種工況下主梁節(jié)段模型的靜力三分力變化和周圍的壓力場變化，從而獲得橋梁主梁風(fēng)雨致靜力三分力的特性變化和風(fēng)雨共同作用對主梁周圍壓力場的影響規(guī)律。研究表明:降雨對橋梁主梁的風(fēng)致扭矩和風(fēng)致升力影響較小，對風(fēng)致阻力影

3、響較大。雨強(qiáng)大小影響橋梁主梁表面的壓力場的變化。
　　3、以提高大跨橋梁顫振穩(wěn)定性為目的，本文采用強(qiáng)迫振動法對丹麥大貝爾特東橋的主梁節(jié)段模型施加定常吸氣進(jìn)行顫振試驗，通過分析多種試驗工況下顫振導(dǎo)數(shù)以及顫振臨界風(fēng)速，從而獲得定常吸氣作用對大跨橋梁顫振穩(wěn)定性的影響效果。試驗結(jié)果顯示:顫振導(dǎo)數(shù)隨著吸氣孔的吸氣速度和吸氣位置變化而變化。在同一吸氣位置處，橋梁主梁顫振臨界風(fēng)速隨吸氣能量的增大而增大;在同一吸氣速度下，吸氣孔位于遠(yuǎn)離來流風(fēng)端處