文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
考虑风致振动的大跨悬索桥行车舒适性研究
姓名:王飞
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:戴萍
20051105
摘要
抖振是桥梁在自然风作用下的一种经常性的、随机的限幅振动。虽说抖振一般
不会引起桥梁的整体破坏,但如果处理不好,也会使桥梁局部某些构件产生疲劳破
坏,而且过大的抖振振幅也会危及行车和行人的舒适与安全。对风致抖振下的行车
舒适性进行研究很有必要。鉴于此,本文主要进行了以下几方面的工作:
ANSYS 建立某大跨悬索桥的模型,对该桥进行了
自振特性分析,并借此检验所建桥梁计算模型的正确性,其次进行静风响应分析。
并列出了部分计算结果。然后根据本桥梁所处风场特点,利用谐波合成法模拟了该
桥梁上的脉动风速时程,基于准定常气动力理论,给出了作用在整个桥梁主梁单位
长度上的气动力表达式,并对模拟的结果进行了检验。为了方便对本桥梁进行线性
和非线性时域抖振分析,作者编制了抖振响应计算程序。这些程序可对桥梁结构进
行线性和非线性、静力和动力抖振响应分析。最后计算了某悬索桥在 42 种荷载工况
下的抖振响应。也列出了部分计算结果。
“路面—车辆—人”振动系统模型,选择有代表性的三自由度四分之一
车辆模型对其进行竖直方向振动系统的动力分析。采用 MATLAB 编写程序求解动力
学微分方程求取人的加速度时程,为下文带入 ISO 标准评价其竖直方向行车舒适性
做准备。
。
归纳了最新的 ISO 标准应用于本研究内容的具体评价方法,还列出 5 种辅助的采用
频谱分析方法评价水平方向行车舒适性作为对比分析。通过对桥梁上作用的脉动风
风力的计算,对该桥水平方向和竖直方向的行车舒适性做了综合评价。
关键词:大跨悬索桥抖振脉动风四分之一车辆模型行车舒适性
I
Abstract
Buffeting is a kind of usual and stochastic vibration with limited amplitude under
natural wind. Although buffeting may not cause the bridge destroyed in whole, it can
induce the fatigue for structure elements if it is not carefully dealt with. The excessive
amplitude of vibration may also jeopard driving and pedestrian so as to make them not
comfortable and safe. It is very indispensable to carry out the study of automobile ride
comfort with wind-induced. Upon this, the research is focused mainly on the following
aspects:
1. Firstly, the FEA software ANSYS is adopted to set up the model of a long-span
suspension bridge in this thesis. Its natural vibration characteristics are analyzed, and the
model used for calculating is checked at the same time. Then the static analysis under
wind load is performed. And partial results are shown. According to the characteristics of
wind field on bridge, WAWS method is utilized to simulate the fluctuating wind velocity
time history. Based on the quasi-steady aerodynamic forces theory, the expressions of the
aerodynamic forces acted on per length of the whole b