【摘 要】
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旅游业的快速发展促进了景区悬挑玻璃景观斜拉人行桥梁的建造,且逐渐向着悬挑更长、海拔更高的方向发展。景观人行桥与常规桥梁相比质量更轻、刚度更小、阻尼更低,桥址山区风
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旅游业的快速发展促进了景区悬挑玻璃景观斜拉人行桥梁的建造,且逐渐向着悬挑更长、海拔更高的方向发展。景观人行桥与常规桥梁相比质量更轻、刚度更小、阻尼更低,桥址山区风环境复杂,对风的敏感程度更高,会造成潜在的安全隐患。故而全面考虑此类景观人行桥的风荷载特性,具有很高的经济民生和社会意义。因此,本文以某复杂群山环境处的某景观斜拉人行桥为核心研究对象,结合理论分析、有限元分析和风洞试验等技术手段,对人行桥桥址风环境和人行桥风致响应等进行了全面分析。采用变量分离概率分布的风速风向联合分布概型法,对人行桥附近三个气象站的风速风向观测资料进行统计分析和对比,得出分风向50年重现期基本风速。结果表明,确定复杂群山桥址处的基本风速宜考虑风速风向的联合分布,忽略风向会高估基本风速,建议通过风向折减系数来评估风向差异性;推算复杂山区桥址处基本风速时,应考虑桥址与各气象站距离、地貌差异等因素。针对桥址所处群山环境进行地貌模型风洞试验,获得平均风和脉动风特性参数。结果表明,山谷桥址处未形成明显峡谷风加速效应;山谷方向来流时爬坡效应明显、风速与攻角正相关性明显、湍流度最小、湍流积分尺度较大;忽略风向和地形效应影响会使桥址设计风速偏于保守,确定群山环境中桥梁设计基准风速需考虑风向和地貌地形的综合效应。建立人行桥有限元模型并进行风振响应时域分析。结果表明,人行桥前六阶模态频率有较大差别;横桥向来流时最大横桥向位移响应发生在桥身跨中而非桥身悬臂最远端,迎风侧桥塔位移响应略大于背风侧桥塔;拉索跨中位移较大,斜拉索对人行桥风致响应有较大影响,传递到桥身上的力会增大人行桥响应。针对人行桥进行气弹模型风洞试验。测试了不同风速和风向下的位移和加速度响应。结果表明,人行桥的位移、加速度响应均随风速的增大而增大,斜风向时位移响应明显增大,桥身扭转效应不明显,湍流度影响不可忽略;人行桥存在气动阻尼和气动刚度,整体阻尼比上大致与风速呈正相关,与风向角整体上呈负相关;均匀流场和均匀湍流场下静风响应、抖振响应试验值与计算值吻合较好;桥梁规范中的等效静阵风风荷载设计偏于保守,人行桥竖直向舒适度基本满足各国规范,水平向仅在个别斜风向下满足各国舒适度规范。
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