大跨悬索桥静风稳定性检验风速确定标准研究

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1、国内图书分类号：U448密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文大跨悬索桥静风稳定性检验风速确定标准研究（国家自然科学基金资助项目：51778545）年级二〇一五级姓名吴志强申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师马存明副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U448U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONTHECRITERIAOFTHESTATICSTABILITYCHECKINGWIND

2、VELOCITYOFLONG-SPANSUSPENSIONBRIDGESGrade:CivilEngineering2015Candidate:WuZhiqiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ArchitectureandCivilEngineeringSupervisor:Prof.MaCunmingMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着新材料在大跨度悬索桥中的广泛应用以及桥梁施工工艺的飞速发展，悬索桥的

3、设计建造跨度越来越大。这些特大跨悬索桥通常修建在强风速地区，因此结构在风荷载作用下的动、静力响应所引发的问题也愈加明显，超大跨度悬索桥的静风失稳临界风速随其跨度增大而快速降低，跨度的急速增加会改变颤振失稳临界风速与静风失稳临界风速之间的大小关系。我国抗风设计规范中关于静风稳定性检验风速确定标准部分，选用弹性计算公式后笼统地选用2.0的安全系数，但在分析过程中发现部分超大跨度悬索桥的静风稳定性验算不易通过。因此此过于简单的评价标准有一定的局限性，需要对此静风稳定性评价标准做一定改进。设计制作拉条模型，在均匀流

4、场及A、B、C、D四类地表类型紊流风场中进行拉条模型静风稳定性试验。结合不同风场中模型的静风失稳临界风速以及风场特性，分析了不同地表类型对模型静风稳定性影响，并在此基础上，初步提出了大跨度桥梁静风失稳临界风速确定标准，并且定义了静风失稳检验风速修正系数。除开试验之外，本文在综合考虑大跨度桥梁静风失稳过程中的非线性因素影响，使用大型有限元分析软件ANSYS，编制了大跨悬索桥静风失稳临界风速计算程序，选用的方法是内外双层迭代—增量法。建立拉条有限元模型，分析其在均匀流场中的静风稳定性，验证程序的稳定性及可靠性。

5、随后选取某实际桥梁，分析其静风失稳临界风速，检验由试验结果得出的静风失稳检验风速确定标准。研究结果表明，紊流风对大跨度悬索桥静风失稳起着激励作用，且随着地表粗糙度的提高，其激励作用愈明显。大跨度悬索桥静风失稳检验风速修正系数和选用的静力失稳分析方法、地表类型、桥梁跨度等密切相关。关键词:超大跨悬索桥；地表粗糙度；静风稳定检验风速；非线性；紊流西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththeapplicationofnewmaterialsinlong-spanbridgesandther

6、apiddevelopmentofbridgeconstructiontechnology,thespanofsuspensionbridgeisgettinglongerandlonger.Usuallytheselong-spansuspensionbridgesarebuiltinstrongwindareas,sothedynamicandstaticresponseofthesebridgescausedbywindloadisincreasinglyobvious,thecriticalwind

7、velocityofstaticstabilityalsoreducesfastwiththespanofsuspensionbridgeincreasingsignificantly,theincreaseofspanmaychangethecompetitiverelationshipbetweenthecriticalwindvelocityofflutterandthecriticalwindvelocityofstaticstability.Aboutthecriticalwindvelocity

8、ofstaticstabilitysafety,factorof2.0isusedinWind-resistanceDesignSpecificationforHighwayBridgesofchina,whichoftenleadstothestaticstabilitysafetyofmanylong-spansuspensionbridgescan'tmeettheconditions.Asakeyprob