大跨连续刚构桥抖振时域分析及程序实现

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随着经济发展与社会进步,人们对交通提出了更高的要求,对桥梁跨越能力要求也相应地提高了。连续刚构桥大跨化带来便利的同时,也带来了抖振问题,不解决好,很可能影响施工安全,桥梁寿命和运营安全。此外,传统抖振分析方法过程繁琐,需掌握的软件多,工作量大且易出错,开发一套简便通用的计算软件十分必要。因此,本文以Matlab和C#为工具编写了一套抖振分析软件,并对实例进行分析。本文主要工作及成果如下:1.在抖振分析理论的基础上,编写了一套桥梁抖振时域分析软件——豪哥抖振分析系统。该软件具有建立有限元模型、模态分析、风场模拟、风荷载时域化、非线性迭代求解等功能,同时具有操作简便,精度高,运算快等特点。经算例验证,与Ansys相比,“豪哥’计算结果偏差不超过10%,运行时间及结果占用空间均节省99%以上;2.以计算流体力学理论为基础,FLUENT软件包为工具,建立了北江特大桥主梁和桥墩各断面周围流场模型,计算其三分力系数,为后续抖振分析提供必要数据;3.用豪哥抖振分析系统对北江特大桥悬臂阶段和成桥阶段分别进行抖振时域分析,求出了结构位移响应和墩底内力响应的最值。结果如下:1)悬臂阶段梁端横向位移可达5.OOcm,脉动风放大系数最大值为7.25;2)成桥阶段跨中横向位移峰值为1.61cm,放大系数最大值为2.67;3)与成桥阶段相比,大悬臂阶段结构对脉动风更敏感,横向位移也更大,达到成桥阶段的3.11倍,是抗风最不利状态。
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