山区峡谷非均匀风场下大跨度斜拉桥静风稳定性分析

发布时间：2025-07-19 00:07

　　 为研究山区峡谷地形下非均匀风场对大跨度桥梁静风稳定性的影响,以一座跨越典型山区峡谷地形的大跨度斜拉桥为工程背景,首先,采用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对桥址区地形的风场特性进行分析,计算出沿主梁方向的非均匀风速和非均匀风攻角分布;然后,采用ANSYS APDL技术实现能考虑非均匀风速和非均匀风攻角下大桥静风稳定性的非线性分析方法。在此基础上,综合考察非均匀风攻角分布、非均匀风速分布、非均匀风速非均匀风攻角分布等风场条件对大桥静风稳定性的影响,分析各工况下主梁的静风变形与跨中处拉索刚度变化。研究结果表明:与均匀风场条件下的静风响应不同,非均匀风攻角或非均匀风速下主梁静风响应最大值点位于风荷载峰值点与跨中之间,在针对非均匀风场下大桥的静风稳定性分析时,应更注重静风响应最大值点而不是跨中处;非均匀风攻角下大桥的静风失稳临界风速要远低于均匀风攻角的静风失稳临界风速,且其静风稳定性能主要受最大风攻角而不是主跨部分非均匀风攻角的平均值来控制;非均匀风速下大桥的静风失稳临界风速主要由主跨部分的风速平均值和最大值共同影响;主梁的竖向位移和扭转角形状主要由风攻角因素来控制,而横向位移的变化规...

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【部分图文】：

图１大桥总体布置（单位：ｍ）Ｆｉｇ．１ＧｅｎｅｒａｌＡｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆＢｒｉｄｇｅ（Ｕｎｉｔ：ｍ）

速非均匀风攻角分布等风场条件对大桥静风稳定性能的影响，并分析各工况下主梁的静风变形与跨中处拉索刚度变化。１工程概况与桥址区风场分析１．１工程概况以某大跨度斜拉桥为工程背景，初步设计方案中大桥的跨径布置为６８ｍ＋１１８ｍ＋４３２ｍ＋１１８ｍ＋６８ｍ，两边跨各设１个辅助墩。大桥采用双....

图２计算域及桥址区网格划分Ｆｉｇ．２ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＤｏｍａｉｎａｎｄＭｅｓｈＮｅａｒＢｒｉｄｇｅＳｉｔｅ

围为东西方向长２０．０ｋｍ、南北方向长２０．０ｋｍ，高度为３．５ｋｍ，如图２（ａ）所示，图中心处的红色线段代表桥轴线。整个计算域采用六面体网格进行划分，为检验网格的无关性，研究中对９６０万、６４８万及４１０万３种网格划分方式进行了试算对比。网格划分时，对底部及桥址区附近的网格进行....

图４主梁三分力系数Ｆｉｇ．４Ｔｈｒｅｅ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆＭａｉｎＢｅａｍ

１２ρＵ２ＣＭ（α）Ｂ２（５）式中：ＦＤ，ＦＬ，ＦＭ分别为风轴坐标系下的阻力、升力图３风速比值系数和风攻角沿主梁的分布Ｆｉｇ．３ＷｉｎｄＳｐｅｅｄＲａｔｉｏＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓａｎｄＷｉｎｄＡｔｔａｃｋＡｎｇｌｅｓＡｌｏｎｇＭａｉｎＢｅａｍ及力矩；Ｈ，Ｂ分别为主梁断面的高度和....

图５均匀和非均匀风攻角下主梁静风响应Ｆｉｇ．５ＡｅｒｏｓｔａｔｉｃＲｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆＭａｉｎＢｅａｍＵｎｄｅｒＨｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓａｎｄＩｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓＷｉｎｄＡｔｔａｃｋＡｎｇｌｅｓ

静风稳定性结果分析基于上述分析方法，围绕桥址区的非均匀风场条件，综合考察非均匀风攻角分布、非均匀风速分布、非均匀风速非均匀风攻角分布对大桥静风稳定性能的影响，并分析各工况下的静风变形与跨中处拉索刚度变化。３．１非均匀风攻角分布的影响根据上述分析，本文研究采用图３中６４８万网格划分....

本文编号：4057654