龙华特大桥最大悬臂状态抗风分析

论文摘要

本文研究了大跨度桥梁在悬臂施工过程中的抗风问题，采用计算流体力学方法(CFD)进行静风三分力系数的数值识别。首先研讨风的基本特征、风对结构的作用和桥梁的风致振动。颤振、驰振、抖振、涡激振动是桥梁风致振动的四种主要形态。针对龙华特大桥的工程实际情况，计算颤振和抖振。颤振是最具危害性的现象。而抖振则由于诱发抖振的风速较低，过大的抖振响应将导致构件较大变形以及结构局部疲劳。抖振分析已经成为桥梁抗风设计中相当重要的环节。其次，阐述了桥梁抗风分析的两种方法，即基于阵风系数的阵风分析法和抖振反应谱分析法。第三，从工程实际应用出发，通过参数分析，对精确方法进行适当简化，给出了桥梁在悬臂施工中的抖振反应谱法的实用计算公式；采用计算流体力学方法(CFD)进行静风三分力系数的数值识别。最后，采用两种抗风分析方法对龙华大桥工程进行了分析计算，计算龙华大桥重要截面的抗力，并进行抗风安全度分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 结构风灾
• 1.2 大跨度桥梁的风响应
• 1.2.1 桥梁风工程的研究内容
• 1.2.2 梁风工程的主要研究方法
• 1.3 国内外桥梁抗风分析的研究现状与发展动态
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 风荷载的基本特征
• 2.1 风的基本特征
• 2.1.1 平均风特性
• 2.1.2 风的脉动分量
• 2.2 风与结构的相互作用
• 2.2.1 风的静力作用
• 2.2.2 风的动力作用
• 2.3 本章小结
• 3 龙华特大桥悬臂施工的风载分析
• 3.1 工程简介
• 3.1.1 桥梁数据背景
• 3.1.2 桥梁上部结构
• 3.1.3 桥梁下部结构
• 3.1.4 主要材料及预应力体系
• 3.2 龙华特大桥悬臂施工抗风分析的必要性
• 3.3 龙华特大桥风荷载的分析
• 3.3.1 阵风荷载
• 3.3.2 抖振惯性力
• 3.4 针对龙华特大桥悬臂施工状态抖振分析
• 3.5 龙华特大桥悬臂施工过程中的施工荷载
• 3.6 本章小结
• 4 有限元法对龙华特大桥悬臂施工的风响应分析
• 4.1 龙华特大桥动力特性分析
• 4.1.1 Ansys分析要点
• 4.1.2 Ansys的动力特性计算结果
• 4.2 龙华特大桥静风三分力系数的识别
• 4.2.1 Ansys的分析要点
• 4.2.2 Ansys的流体力学计算结果
• 4.2.3 静风三分力系数的数值识别
• 4.3 恒载（包括施工荷载）内力
• 4.3.1 BSAS分析要点
• 4.3.2 恒载内力计算结果
• 4.4 静阵风荷载内力
• 4.4.1 设计基准风速
• 4.4.2 Ansys分析要点
• 4.4.3 横向静阵风荷载内力
• 4.5 颤振
• 4.6 抖振惯性力
• 4.6.1 横向抖振惯性力
• 4.6.2 横向抖振惯性力的内力
• 4.7 本章小结
• 5 龙华特大桥的抗风安全分析
• 5.1 重要截面结构抗力
• 5.1.1 主梁悬臂根部截面抗弯计算
• 5.1.2 墩柱根部截面承载力计算
• 5.2 作用效应组合
• 5.3 恒载和风共同作用下的结构安全分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢