论文部分内容阅读
在桥梁抗风设计中,我国公路桥梁抗风设计规范中仅采用静阵风系数计算横向静阵风荷载。目前在桥梁结构抗风性能研究中,在来流风速中考虑到阵风模型受到了越来越多研究者的关注。大跨径连续刚构桥在悬臂施工阶段对风荷载的作用比较敏感。因此,分析阵风作用下悬臂梁的位移响应很有必要。本文主要研究内容和研究成果如下:(1)本文以某大跨径连续刚构桥箱梁断面为例,利用Fluent软件模拟分析了均匀来流作用下,以-5(23)~+5(23)风攻角作用时箱梁断面的流场特性,得到了箱梁断面的静力三分力系数。得出结论:数值计算结果基本上满足箱梁断面气动力的分析要求,验证了数值模拟方法的可行性和准确性。(2)通过Fluent软件的UDF(User Defined Function)功能编写阵风风速时程程序,为流场计算提供速度入口边界条件。利用Fluent软件模拟分析了TSI(Technical Specific-ations for Interoperability)阵风和IEC(International Electrotechnical Commission)阵风以-5(23)~+5(23)风攻角作用时箱梁断面的气动力特性和流场特性,得到了三分力系数的时程曲线。得出结论:1)TSI阵风和IEC阵风作用下,CFD计算得到的箱梁断面的静力三分力系数时程曲线总体上均围绕基于准定常假设的三分力系数波动,但较大风功角时升力系数和力矩系数波动幅度较大。2)TSI阵风作用下,阻力系数在阵风风速波峰和波谷处存在跳跃现象;升力系数的变化滞后于阵风风速变化。流场整体静压出现顺压梯度和逆压梯度。3)IEC阵风作用下,计算得到的静力三分力系数和入口边界的静压均连续变化,流场内相应出现近似总体线性变化的顺压或逆压。4)通过对比分析认为IEC阵风模型对风场的描述比TSI阵风模型更合理、更适合于桥梁的数值模拟计算。(3)以长60m的等截面悬臂梁为例,计算分析了悬臂梁在IEC阵风作用下,以不同风攻角作用时分别作横向振动和竖向振动时的位移响应。得出结论:1)悬臂梁作横向振动和竖向振动时的位移响应均随着距离悬臂梁根部距离的增加而增大。2)悬臂梁作横向振动时,位移响应变化不明显,各截面位置处的位移响应均为连续光滑的曲线;当风攻角?)82((10)3~?,(10)5~?时,位移响应在t?[4,5]s和t?[10,11s]时段内波动较明显,此时为IEC阵风风速波谷位置附近。3)悬臂梁作竖向振动时,悬臂梁的竖向抗弯刚度比横向抗弯刚度小,竖向振动位移远大于横向振动位移。当风攻角?)82((10)3~?,(10)5~?时,各截面位置处的位移响应在IEC阵风作用的整个过程中波动很大;负攻角下不存在正攻角下那样高频的波动现象了,位移曲线为连续光滑的曲线,位移响应变化不明显。