【摘 要】
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悬索管道桥与公路悬索桥相比,具有明显的窄柔特性,对风荷载非常敏感。但是目前悬索管道桥抗风设计方面的相关规范还未完善,抗风设计已经成为大跨度悬索管道桥的一个瓶颈问题
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悬索管道桥与公路悬索桥相比,具有明显的窄柔特性,对风荷载非常敏感。但是目前悬索管道桥抗风设计方面的相关规范还未完善,抗风设计已经成为大跨度悬索管道桥的一个瓶颈问题。要形成能够应用于工程实际的抗风设计方法,亟需开展悬索管道桥抗风设计和试验方法研究工作。本文针对这些问题做了以下几个方面的研究工作:1.在管道桥模型的管道表面设置均布的平行肋条提高表面粗糙度,改善了模型风洞试验的雷诺数效应。对设置和未设置粗糙元的单一管道和单层管道桥模型进行了风洞试验,分析了设置粗糙元的改进效果。在此基础上对典型悬索管道桥节段模型进行了风洞试验研究,分析了管道桥气动参数的变化规律。主要研究了桥宽和管径对管道桥静力三分力系数和颤振导数的影响。2.采用尖塔和地面粗糙元在风洞试验室中模拟了管道桥所处的紊流风场。根据悬索管道桥的结构特点,研发了双天平管道桥模型同步测力装置,通过将动态天平和固定支架的横梁设置在模型的管道内部,避免了横梁对模型周围流场的影响。并在模拟的紊流风场中获得了抖振力时程和功率谱。3.根据试验得出的紊流风场和管道桥抖振力特性,分析了紊流风场和典型管道桥断面气动力的跨向空间相关性,建立了管道桥断面气动力跨向相干函数的经验公式。4.将管道桥桁架节段的抖振力谱转化为片条抖振力谱,并得出了管道桥断面的等效气动导纳。5.通过有限元模型对悬索管道桥的静力稳定性进行了研究,分析了有无抗风索以及跨径的影响,进而得出了基于横向位移限制的悬索管道桥的极限跨径。
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