关键词:
静力风荷载
脉动风荷载
风致抖振
数值模拟
斜拉桥
阻尼器
摘要:
斜拉桥具有自重轻、柔度大的特点,相较于悬索桥而言,斜拉桥的经济性和稳定性更好。但斜拉桥在正常使用期间,会受到风荷载作用。风的动力作用引起了桥梁振动,反之,振动起来的桥梁又会影响空气的流动,改变空气作用力,形成了风与结构的相互作用。斜拉桥在风荷载的激励下极易发生较大的振动,会使得拉索与主梁、桥塔之间发生振动破坏,影响结构的正常使用。作用于斜拉桥的风荷载主要分为静力荷载与动力荷载,其中动力荷载主要是指脉动风对桥梁产生抖振力作用。因此,研究斜拉桥的风致振动对斜拉桥的长期耐久性具有重要的意义。此外,采取相应的措施去控制斜拉桥的风致振动也是很有必要的。本文主要分析了静风荷载与脉动风荷载对斜拉桥梁的影响,并对斜拉桥风致振动结果进行分析,采取了粘滞阻尼器来控制斜拉桥的风致振动,并提出了减小斜拉桥风致振动影响的措施,具体的研究内容如下:(1)简介了桥梁由于风致振动产生的力等各种相关概念,并总结了桥梁风致振动的控制措施。阐述了桥梁风荷载国内外研究状况。(2)将桥梁风荷载分成静力风荷载和脉动风荷载两部分,分别给出了两种风荷载的理论及计算方法。并详细介绍了粘滞阻尼器控制斜拉桥风致振动控制的理论及计算方法。(3)对斜拉桥三维空间的脉动风场进行简化,基于谐波合成理论利用软件编程模拟了斜拉桥风场,并检验了模拟结果的准确性。(4)利用ANSYS软件建立了斜拉桥模型,在模型上施加静力荷载和动力荷载,对其进行了静力响应计算和抖振时域分析,研究了斜拉桥受风荷载影响下的位移变形。(5)在有限元模型上施加粘滞阻尼器,分析了阻尼器参数变化对斜拉桥风致抖振响应的影响,在此基础上选取合适的阻尼器参数减小风荷载引起的桥梁变形,提出对于桥梁风致振动的控制措施,提高桥梁的行车舒适性。