典型桥梁主梁断面气动特性风洞试验研究

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1、ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士享位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ—３ＷＥ典型桥梁主梁断面气动特性风洞试验研究学科专业——＿作者姓名许福友副教授指忌救肺２０１５６答辩日期—＿＿，＿＿￡———硕士学位论文典型桥梁主梁断面气动特性风涧试验研究Ｗ－ｉｎｄＴｕｎｎｅｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｎＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＴｙｐｉｃａｌＢｒｉｄｇｅＤｅｃｋｓ国家自然科学基金面上项目５

2、１１７８０８６（）作者姓名：王思涛学科、专业：桥梁与隧道工程学号：２１２０６０９６指导教师：许福友完成日期．６．１：２０１５犬違理工大旁ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明：作者郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他巳申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中

3、做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：抽统足深面％ｏ／ｒ作者签名：货、５＾日：ｏ＾年＜月日期人连理：丨人学硕士学位论文摘要大跨桥梁结构的抗风性能是影响其施工和运营安全的控制因素，主梁断面气动特性是大跨度桥梁抗风性能研究的重要问题。风洞试验是研究结构气动特性非常重要、且不可替代的手段。本文对桥梁两种典型主梁断面，即钝体断面和类流线型断面，进行抗风性能分析与试验研究。主要研究内容如下：（１）对两种典型断面的主梁节段模型进行风洞测压试验，研究其静力三分力系数，总

4、结不同工况下三分力系数的变化规律并分析原因；并对断面在静止状态不同工况下的表面测压信号进行偏斜度与峭度分析，研究模型表面风压的偏斜度与峭度在施工阶段及成桥阶段随攻角变化规律并分析原因。试验数据表明，施工状态升力系数绝对值及扭矩系数绝对值大于成桥状态对应值；成桥状态阻力系数明显大于施工状态；类流线型断面的扭矩系数大于纯体断面。与施工状态相比，两种断面成桥状态的偏斜度值在各攻角下均出现了较大偏斜；模型后半部分信号表现出较强的非高斯性；类流线型断面表现出较好的高斯性；攻角越大，信号的非高斯性越强。（２）对两种主梁节段模型在典型工况下的

5、系统阻尼比、不同工况信号的发散率和收敛率、软颤振时程响应及稳态振幅进行分析，研究系统阻尼比的影响因素及模型在软颤振发生过程中的振动特点。分析发现，随着风速提高，振动系统稳态振幅不断增大，一达到稳态振幅所需时间更短当断面发生软颤振时，同工况下，无论施加何种形式的；初始激励，系统最终的稳态扭转振幅都相同。（３）对比分析模型静止状态及软颤振状态下表面压力分布，风压系数均值、标准。差的变化规律及变化产生的原因，探究气流对模型表面的静力作用和脉动作用对比不同状态模型表面风压分布特性，研究振动对模型表面风压的影响。试验表明，类流线型断面

6、表面压强分布与钝体断面相比较少出现祸旋附着与分离的情况；两种断面顶板风压系数根方差均随着测点向下游移动，呈现先增大后减小至平稳的趋势，峰值随着攻角从负到正逐渐向下游移动；软颤振状态下，随着风速的不断提高，两种断面表面风压系数均值均随之增大，软颤振过程中的卓越频率低；由于气动负刚度影响于扭转固有模态频率。关键词：风洞试验；三分力系数；风压系数；压力分布；软颤振－－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