《大跨度橋樑的非定常氣動力數學模型與抖振研究》是依託同濟大學，由丁泉順擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大跨度橋樑的非定常氣動力數學模型與抖振研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：丁泉順
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
在橋樑節段模型剛體測壓模型風洞試驗結果中發現，橋樑主梁節段的氣動抖振力與來流脈動的相關性並不是很強，可見現有的線性定常氣動抖振力數學模型有較大的局限性。基於運動當量假設，橋樑主梁斷面氣動自激力的非定常性則從另外角度反映了橋樑抖振力所具有的非定常特性。鑒於現有準定常的線性氣動抖振力模型所存在的局限性，本課題提出一種橋樑斷面的非定常氣動抖振力數學模型，建立大跨度橋樑新的抖振理論體系和分析方法。在將紊流的脈動當量為橋面自身運動的假設前提下，通過橋樑節段模型風洞試驗提取非定常抖振力的氣動參數。在該橋樑抖振理論分析方法中，綜合考慮橋樑主梁斷面氣動自激力和氣動抖振力的非定常特性，抖振分析時不需要考慮氣動導納。基於橋樑主梁斷面節段模型風洞試驗和CFD數值分析結果，對非定常氣動抖振力數學模型和橋樑抖振分析方法的可靠性和適用性進行驗證。本課題研究成果對大跨度橋樑抗風設計理論的發展具重要的的理論和實際意義。
結題摘要
儘管風洞試驗發現了橋樑主梁斷面的氣動抖振力具有較強的非定常性，但是直至目前為止尚無學者開展橋樑斷面非定常抖振力方面的研究。鑒於現有準定常的線性氣動抖振力模型所存在的局限性，本課題從全新的角度首次嘗試地開展了橋樑斷面非定常抖振力方面的研究。基於紊流脈動與橋面自身運動的當量假設，參照橋樑主梁斷面非定常的氣動自激力形式，提出了一種用階躍函式表示的橋樑主梁斷面非定常氣動抖振力數學模型。結合主梁節段模型測力試驗和測振試驗結果，提出了大跨度橋樑斷面非定常抖振力氣動參數的風洞試驗測試技術和識別方法。以理想薄平板斷面作為數值算例，根據理想薄平板斷面的顫振導數擬合了理想薄平板斷面非定常抖振力的氣動參數，對本文識別方法進行了驗證。在將紊流的脈動當量為橋面自身運動的假設前提下，發展了能考慮非定常氣動抖振力特性的大跨度橋樑隨機耦合抖振回響分析方法，並編制相應的計算機分析軟體。以南京長江三橋為例，用改進的諧波合成方法模擬了大跨度橋樑結構的隨機風場，用大跨度橋樑結構非定常抖振回響分析方法對橋樑最大單懸臂狀態抖振問題進行了研究。將橋樑結構抖振分析結果與全橋氣彈模型風洞試驗結果進行了對比，驗證了該橋樑抖振分析方法的可靠性和適用性。分析結果表明，按非定常氣動抖振力特性的橋樑結構抖振回響分析得出了更加合理的計算結果。在橋樑結構非定常抖振理論分析方法中，由於綜合考慮了橋樑主梁斷面氣動抖振力的非定常特性，因此橋樑抖振分析時不再需要考慮氣動導納。本課題研究成果對大跨度橋樑抗風設計理論的發展具重要的的理論和實際意義。
