典型橋梁主梁斷面氣動特性風洞試驗研究

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1、ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ碩士享位論文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ—３ＷＥ典型橋梁主梁斷面氣動特性風洞試驗研究學科專業(yè)——＿作者姓名許福友副教授指忌救肺２０１５６答辯日期—＿＿，＿＿￡———碩士學位論文典型橋梁主梁斷面氣動特性風澗試驗研究Ｗ－ｉｎｄＴｕｎｎｅｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｎＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＴｙｐｉｃａｌＢｒｉｄｇｅＤｅｃｋｓ國家自然科學基金面上項目５

2、１１７８０８６（）作者姓名：王思濤學科、專業(yè)：橋梁與隧道工程學號：２１２０６０９６指導教師：許福友完成日期．６．１：２０１５犬違理工大旁ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大連理工大學學位論文獨創(chuàng)性聲明：作者鄭重聲明所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下進行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他巳申請學位或其他用途使用過的成果一。與我同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中

3、做了明確的說明并表示了謝意。若有不實之處，本人愿意承擔相關(guān)法律責任。學位論文題目：抽統(tǒng)足深面％ｏ／ｒ作者簽名：貨、５＾日：ｏ＾年＜月日期人連理：丨人學碩士學位論文摘要大跨橋梁結(jié)構(gòu)的抗風性能是影響其施工和運營安全的控制因素，主梁斷面氣動特性是大跨度橋梁抗風性能研究的重要問題。風洞試驗是研究結(jié)構(gòu)氣動特性非常重要、且不可替代的手段。本文對橋梁兩種典型主梁斷面，即鈍體斷面和類流線型斷面，進行抗風性能分析與試驗研究。主要研究內(nèi)容如下：（１）對兩種典型斷面的主梁節(jié)段模型進行風洞測壓試驗，研究其靜力三分力系數(shù)，總

4、結(jié)不同工況下三分力系數(shù)的變化規(guī)律并分析原因；并對斷面在靜止狀態(tài)不同工況下的表面測壓信號進行偏斜度與峭度分析，研究模型表面風壓的偏斜度與峭度在施工階段及成橋階段隨攻角變化規(guī)律并分析原因。試驗數(shù)據(jù)表明，施工狀態(tài)升力系數(shù)絕對值及扭矩系數(shù)絕對值大于成橋狀態(tài)對應(yīng)值；成橋狀態(tài)阻力系數(shù)明顯大于施工狀態(tài)；類流線型斷面的扭矩系數(shù)大于純體斷面。與施工狀態(tài)相比，兩種斷面成橋狀態(tài)的偏斜度值在各攻角下均出現(xiàn)了較大偏斜；模型后半部分信號表現(xiàn)出較強的非高斯性；類流線型斷面表現(xiàn)出較好的高斯性；攻角越大，信號的非高斯性越強。（２）對兩種主梁節(jié)段模型在典型工況下的

5、系統(tǒng)阻尼比、不同工況信號的發(fā)散率和收斂率、軟顫振時程響應(yīng)及穩(wěn)態(tài)振幅進行分析，研究系統(tǒng)阻尼比的影響因素及模型在軟顫振發(fā)生過程中的振動特點。分析發(fā)現(xiàn)，隨著風速提高，振動系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)振幅不斷增大，一達到穩(wěn)態(tài)振幅所需時間更短當斷面發(fā)生軟顫振時，同工況下，無論施加何種形式的；初始激勵，系統(tǒng)最終的穩(wěn)態(tài)扭轉(zhuǎn)振幅都相同。（３）對比分析模型靜止狀態(tài)及軟顫振狀態(tài)下表面壓力分布，風壓系數(shù)均值、標準。差的變化規(guī)律及變化產(chǎn)生的原因，探究氣流對模型表面的靜力作用和脈動作用對比不同狀態(tài)模型表面風壓分布特性，研究振動對模型表面風壓的影響。試驗表明，類流線型斷面

6、表面壓強分布與鈍體斷面相比較少出現(xiàn)禍旋附著與分離的情況；兩種斷面頂板風壓系數(shù)根方差均隨著測點向下游移動，呈現(xiàn)先增大后減小至平穩(wěn)的趨勢，峰值隨著攻角從負到正逐漸向下游移動；軟顫振狀態(tài)下，隨著風速的不斷提高，兩種斷面表面風壓系數(shù)均值均隨之增大，軟顫振過程中的卓越頻率低；由于氣動負剛度影響于扭轉(zhuǎn)固有模態(tài)頻率。關(guān)鍵詞：風洞試驗；三分力系數(shù)；風壓系數(shù)；壓力分布；軟顫振－－Ｉ－ＴｕｎｎｅＷｉｎｄｌＥｘｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｎＡｅｒｏｄｎａｍｉｃｐｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＴｙｐｉｃａｌ

7、ＢｒｉｄｇｅＤｅｃｋｓＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｗ－－ｉｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｌｏｎｇｓｐａｎｂｒｉｄｇｅｈａｓｂｅｃｏｍｅａｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｆａｃｔｏｒｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓａｎｄｃｏｕｌｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｏｅｒａｔｉｏｎａｌｓａｆｅｔ．Ｔｈｅｉｒｄｅｒｓｅｃｔｉｏｎｐｐｙｇｉｈｉｔｔｉ－ｒｉｄａｅｒｏｄｎａｍｃａｓｂｅｃｏｍｅａｎｍｏｒａｎｒｅｓｅａｒｃｈｓｓｕｅｉｎｌｄ．Ｗｉｔｙｐｌｏｎｇｓｐａｎｂｇｅ

8、ｆｉｅｎｄｕｎｎｅｌ＇ｉｉｎａｍｔｅｓｔｉｓａｖｅｒｙ