车辆对桥梁气动导数及风致振动的影响研究

【摘要】：随着我国经济的发展及社会对交通便利的更高要求,桥梁的设计和建造越来越多的朝着大跨度、轻柔化方向发展,更多的跨峡谷、跨江河及跨海大桥已经建成或正在建设当中。但是,跨度的增大和轻柔化就必须降低结构阻尼和刚度,这就造成桥梁对风的和车振效应更加敏感,因此研究车辆对桥梁风致振动的影响具有实用价值和理论意义。本课题以国家自然科学基金资助项目“风-车-桥风洞试验研究”为背景,在湖南大学风洞试验室进行车辆对桥梁风致振动影响的风洞试验研究,主要内容如下：1.为了考虑实际运营车辆对桥梁气动导数的影响,基于强迫振动装置,分别对不同交通流状态下的桥梁气动导数进行风洞试验研究,讨论了不同攻角下不同车流的车辆对桥梁气动导数的影响,探究了车辆对气动导数影响的百分比以及气动导数变化量的变化规律。研究结果表明：车辆对桥梁气动导数的影响不容忽略,不同攻角下不同车流的车辆对气动导数的影响程度及影响规律也不同。2.结构的涡激振动是风致振动中最常见的一种现象,通常在较低的风速下发生,且对结构气动外形的变化很敏感,车辆行驶在桥梁上势必会改变桥梁断面的外形。为了考虑实际运营中车辆对桥梁涡振的影响,基于自由悬挂节段模型试验系统,分别对不同交通流状态下车辆对桥梁涡振振动的影响进行风洞试验研究,分析讨论了其对桥梁涡振的影响及影响原因。研究结果表明,不同交通流下车辆对桥梁涡振振动有抑制作用,偏于安全考虑,实际桥梁的涡激振动试验可以不用考虑车辆的影响。3.采用测压法测试了不同车流下桥梁断面三分力系数随攻角的变化情况,研究了不同车流下车辆对三分力系数以及局部风压的影响。结果表明：在堵车情况下车辆对桥梁断面三分力影响最大,车辆引起桥梁阻力系数和升力矩系数显著减小,使升力系数增大.在车桥耦合风场作用下,桥梁顶面迎风侧压力值产生由正到负的剧烈幅值变化。
【关键词】：风-车-桥耦合振动 气动导数 强迫振动装置 风洞试验 自由悬挂节段模型 涡激共振 交通流 三分力系数
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U441.3