單索面矮塔斜拉橋的動力特性分析與靜風(fēng)性能研究.pdf

1、近年來，我國矮塔斜拉橋的建造勢頭發(fā)展迅猛，但一直缺乏專門的設(shè)計規(guī)范，許多關(guān)鍵技術(shù)問題亟待解決。北港島和寧大橋是一座單索面矮塔斜拉橋，跨徑布置為80+138+80m，箱型主梁寬26m，橋位處于靜海環(huán)境，常年受臺風(fēng)等惡劣天氣的影響，其抗風(fēng)問題必須進(jìn)行專門研究。本文采用數(shù)值計算與風(fēng)洞試驗相結(jié)合的手段，研究了和寧大橋成橋態(tài)和施工態(tài)（最大雙懸臂狀態(tài)）的動力特性和靜風(fēng)性能，主要得到了如下結(jié)論:
　　1.和寧大橋橋址處基本風(fēng)速為38.4m/s，

2、成橋狀態(tài)設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速為44.1m/s，施工階段設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速為31.1m/s，成橋狀態(tài)靜陣風(fēng)風(fēng)速取為46.6m/s，施工階段靜陣風(fēng)風(fēng)速取為40.7m/s。
　　2.采用離散有限元法在大型通用分析軟件ANSYS中建立了和寧大橋的成橋態(tài)和最大雙懸臂狀態(tài)的有限元模型。結(jié)果表明，和寧大橋成橋狀態(tài)的一階豎彎頻率為0.570Hz，一階扭轉(zhuǎn)頻率為3.139Hz;最大雙懸臂施工狀態(tài)一階豎彎頻率為0.309Hz，一階扭轉(zhuǎn)頻率為3.202Hz。

3、　　3.采用計算流體力學(xué)分析軟件ANSYS FLUENT計算了變截面主梁9個關(guān)鍵斷面以及橋塔5個關(guān)鍵斷面在不同風(fēng)攻角來流作用下的施工態(tài)與成橋態(tài)靜力三分力系數(shù)。為驗證數(shù)值計算的準(zhǔn)確性，制作了主梁墩項、跨中及橋塔中部斷面的節(jié)段模型，并在風(fēng)洞試驗中采用高分量動態(tài)天平測量得到了其在不同風(fēng)攻角下的靜力三分力系數(shù)。經(jīng)對比，本文CFD數(shù)值計算的結(jié)果滿足精度需要。
　　4.基于靜力三分力的計算結(jié)果，采用陣風(fēng)荷載理論對該橋的成橋狀態(tài)、施工狀態(tài)分別進(jìn)