大跨度变截面连续钢箱梁桥涡激振动线性分析法,本文是一篇关于连续论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
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摘 要：涡激力沿主梁跨向具有偏相关性,基于Scanlan涡激力经验线性模型,假定涡激振动风速下,整个梁段涡脱频率锁定,提出适用于变截面连续梁桥的三维涡激力经验线性模型,从而建立节段模型和变截面梁实桥之间涡激振动幅值之间的关系.通过变截面梁几个典型位置截面的节段模型风洞试验,获得描述整个变截面主梁三维涡激力经验线性模型等效参数,实现对整个变截面连续梁桥涡激振动响应的评估.通过某典型的三跨变截面连续钢箱梁桥涡激振动风洞试验,验证理论的有效性.
关键词：涡激振动;线性理论;变截面;偏相关;风洞试验
中图分类号：U441.3
文献标志码：A文章编号：1004-4523（2015）06-0966-06
DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2015.06.015
引言
引起桥梁产生涡激振动的涡激力,通常是由流体绕经钝体桥梁断面而形成的周期 替脱落的涡漩引发的.来流风速比涡激振动发生风速低时,涡激频率和来流风速近似为线性关系,桥梁结构振动表现为强迫振动特性,当涡激频率和结构固有频率接近时,涡激力开始呈现出自激特性.风速进一步增大,涡激频率和结构振动频率完全一致,结构振动达到涡激共振状态,此时,涡激频率在一定范围内不随风速变化而变化,就像被“锁定”一样[1].涡激振动的特点是发生风速较低,是一种限幅振动,不具发散性且不会对桥梁本身造成具大的破坏作用,但会对桥梁施工安全及行车舒适性产生影响,严重时甚至会产生结构疲劳破坏[2].半经验模型依据一定的理论和试验,通过适当选取模型参数,可准确地描述钝体涡激振动现象,在研究大跨度桥梁涡激振动中具有重要价值[3-4].假定涡激力和结构运动是二维的,目前已建立多种涡激气动力半经验模型,具有代表性的有经验线性模型[1]、Scanlan半经验非线性模型[5]、Larsen广义非线性模型[6]等.由于涡激力的非线性特性,使得这些模型不适合直接推广到全桥.Wilkinson利用刚性节段模型风洞试验,研究了方柱涡激气动力的相关性,利用不同振幅下测压获取相关性函数拟合了涡激力相关性经验公式[7].Ehsan[8]采用Scanlan非线性模型和Wilkinson相关性函数,给出了主梁沿跨向涡激振动振幅的近似公式.朱乐东指出了考虑涡激力相关性的重要性[4],鲜荣研究了箱梁的涡激力相关函数,初步将其应用于大跨度桥梁的涡激振动分析[9].李明水基于涡激力经验线性模型,研究了涡激力沿跨向的相关性,给出了节段模型涡振试验结果应用到原型桥梁的具体方法[10].
以上研究均局限于等截面梁桥.而在大跨度桥梁中,连续钢箱梁桥由于其受力特点,一般采用墩顶加高的变截面梁设计.和等截面的斜拉桥和悬索桥相比,连续钢箱梁桥本不易发生风致振动,但随着跨度增加,结构变柔,阻尼又小,在常遇风速下,主梁存在发生竖弯涡激振动的可能[11].变截面桥梁沿跨向具有明显的不同,其气动特性是整个跨度范围内的综合,任一截面的气动特性均没有代表性.因此上述的理论方法无法直接应用于变截面梁桥.
本文基于Scanlan涡激力经验线性模型,提出适用于变截面连续梁桥的三维涡激力经验线性模型,建立节段模型和变截面梁实桥之间涡激共振幅值之间的关系.通过变截面梁几个典型位置截面的节段模型风洞试验,获得描述整个变截面主梁三维涡激力经验线性模型等效参数,实现对整个变截面连续梁桥涡激振动响应的评估.
1变截面梁涡激振动线性理论
在某一涡激共振风速下,涡激力一般只激发起某一阶固有模态的共振,使得基于单自由度振动的涡激力模型具有了实际意义.对于大跨度钢箱梁连续梁桥,因其扭转振动频率很高,扭转涡激振动锁定风速很高,可以不考虑扭转涡激振动[11].
基于文献[1]中Scanlan线性自激力模型,假定涡激振动风速下,整个梁段涡脱频率锁定.考虑涡激力（升力）沿跨向存在相位差,可将竖向涡激振动运动方程写为m（x）（+2ζω0+ω20y）等于12ρU2B[Y1（x）式中ζ为结构阻尼比;ω0为结构竖向固有模态频率;ρ为空气密度;U为来流风速;B为钢箱梁桥宽;ωs为涡激作用频率;θ（x）为不同截面涡激力相位差;m（x）为结构单位长度质量,因变截面结构每一截面单位长度质量不同,应为跨向坐标x的函数,以下简记为m;Y1（x）,Y2（x）,C′L（x）为待识别参数,对于变截面梁桥,均应为跨向坐标x的函数,以下分别简记为Y1,Y2,C′L.
从上式可以看出,自激力通过等效阻尼及等效气动刚度来体现,可分别定义为4）式中ζev,ωev为涡激方程中自激力Y1,Y2的参数.对于具体的变截面梁,应为跨向位置x的函数.工程应用中,可通过几个典型位置截面的节段模型试验获得典型位置的Y1和Y2,然后插值拟合整个梁段的Y1和Y2,从而得到气动阻尼及气动刚度参数.
由于稳定的涡激振动,其解应为正（余）弦形式,则可求得方程（3）关于涡激振动稳态解的表达式ξ（t）等于F0mC′Lsin（ωst-α）ω2ev（1-β2）2+（2ζevβ）2（5）式中α等于arctan2ζevβ1-β2-θ,β等于ωsωev.涡激力参数C′L可以通过识别多个具体位置的C′L后进行插值获得.文献[1]详细讨论了由节段模型识别参数Y1,Y2及C′L的具体方法.
在广义坐标下,涡激振动方程稳态解（5）两边乘以m2,然后对方程两边沿跨向x积分,得到整跨涡激振动的稳态解（6）.
发生涡激振动时,脉动升力系数C′L（x）符号随着振型函数符号改变而改变,脉动升力系数C′L（x）取正值,因此,在积分时须将振型函数添加绝对值.
参数λ（x）体现了涡激振动中,自激力及涡激力对涡激振动的综合作用.在工程应用中,例如变截面连续梁桥,可定义跨中截面为参考截面,定义由截面变化引起的气动力变异系数μλ（x）为其余截面的λ（x）和参考截面λ（x0）的比值,即μλ（x）等于λ（x）λ（x0）（7）则涡激振动稳态解可表示为ξ（t）等于W0meqψFt（8）式中W0等于F0λ0,Ft等于1L∫L2-L2μλ（x）（x）sin（ωst-α）dx.
结论：大学硕士与本科连续毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写函数连续的定义方面论文范文。
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