深切峡谷风特性对大跨桥梁抖振响应的影响研究

作     者：程靖童 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘海明

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：大跨桥梁 深切峡谷 平均风特性 脉动风特性 抖振响应 

摘      要：随着国家基础设施的大力发展,我国建造了越来越多的大跨度桥梁,特别是在我国西部山区,但是山区的地形十分复杂,风场特性也与平原地区有很大差异,因此规范中的风参数并不能直接应用于深切峡谷地区的的桥梁抗风设计中,需要对其进行实测分析。由于风场特性与结构的风振响应有很强的相关性,因此,在实际工程中,大跨桥梁的抗风设计往往依赖于现场实测的得到的风特性参数。精确地获取桥址处真实的风场特征参数,对大跨桥梁抗风设计的安全性和针对性具有重要意义。本文以地处深切峡谷地区的某斜拉桥为研究对象,研究该桥址处不同季节的平均风特性和脉动风特性,以及风特性和其他影响因素对该斜拉桥的抖振响应位移及功率谱的影响,为准确的评估深切峡谷地区的风场特性和抖振响应提供科学依据。本文的主要研究内容有:(1)以某斜拉桥为研究对象,在不同位置和不同高度共设置三个观测站点,收集了为期一年半的实测数据进行观测研究,并基于Matlab程序对实测数据进行处理,将这些观测数据分为春夏秋冬四个季节来对比不同季节的平均风特性和脉动风特性,平均风特性包括平均风速、平均风向角和平均风攻角等,脉动风特性包括紊流强度、阵风因子、紊流积分尺度和脉动风功率谱等,通过与规范进行对比,比较深切峡谷地区与平原地区风场特性的差异,说明对深切峡谷地区进行风场观测是十分必要的;(2)采用大跨桥梁结构全模态耦合CQC频域抖振分析法对该斜拉桥主梁竖向、侧向和扭转方向的抖振响应进行分析,探究计算过程中使用不同脉动风功率谱、气动导纳和相干函数对大跨桥梁抖振位移响应计算结果的影响,并对风速、攻角、紊流强度和紊流积分尺度等风场特性的改变造成的抖振位移响应均方根和功率谱的差异进行了比较,还分析了不同季节和地表类别对抖振位移响应均方根和功率谱的影响。