摘 要

桥梁最大双悬臂施工阶段是桥梁典型施工阶段。大跨度斜拉桥作为柔性结构，容易在风荷载作用下产生振动。在最大双悬臂施工阶段，斜拉桥的抗风性相较于整桥状态会更低，于是当桥梁处于开阔多风地带，会伴随因强风荷载导致的较大抖振。

本文以西固黄河大桥为工程背景，开展了桥梁风荷载作用下大跨度斜拉桥抖振动力响应分析与研究。基于桥梁力学模型，考虑桥梁风场空间上的相关性，基于谐波合成法对桥梁随机风场进行了数值模拟，生成了1组脉动风抖振力时程样本。然后基于风洞试验确定的桥梁气动力系数，运用桥梁抗风理论计算桥梁风荷载。最后通过分析抖振位移随悬臂长度的变化规律，发现桥梁纵向的距离是风荷载抖振力位移响应的决定性控制因素。

关键词：斜拉桥；抖振力；悬臂；位移

Abstract

The bridge construction stage of maximum double cantilever is the typical bridge construction stage. As a flexible structure, the long-span cable-stayed bridge is easy to produce vibration under wind load. In the construction stage of maximum double cantilever, wind resistance compared to the whole bridge would be lower, so when the bridge is in the open and windy area, it is accompanied with large vibration caused by heavy wind load.

In the construction background about the Xigu Yellow River Bridge, this paper carries out the analysis and research about the long-span cable-stayed bridge buffeting response under the wind load. Based on the mechanical model of dynamic bridge, considering the correlation of bridge wind field space, with the numerical simulation of the stochastic wind field based on the harmonic synthesis method, 1 group of fluctuating wind time history buffeting force sample has been generated. Then the bridge aerodynamic coefficients were determined based on wind tunnel tests, using bridge wind resistance theory calculate bridge wind loads. Finally, through the analysis of buffeting displacement with cantilever length variation, it has been found that the bridge longitudinal length is the decisive factor of wind load displacement response.

Key Words: Cable-Stayed Bridge, buffeting force, cantilever, displacement.

目录

第1章 绪论 1

1.1 斜拉桥发展过程与前景展望 1

1.1.1 斜拉桥特点及适用性 1

1.1.2 斜拉桥发展史 1

1.1.3 现代斜拉桥的发展趋势 2

1.1.4 斜拉桥在风荷载影响下最大双悬臂施工阶段需要改进的问题 2

1.1.5 总结 3

1.2 桥梁抗风的研究 3

1.3 本文内容概述 4

1.4 本章小结 4

第2章 风荷载与抖振力 5

2.1风荷载 5

2.1.1 风环境 5

2.1.2 风荷载的三分力 5

2.2 抖振力 6

2.2.1 准定常抖振力模型 6

2.2.2 气动导纳修正后的抖振力模型 8

2.2.3 自激力修正后的抖振力模型 9

2.3 本章小结 10

第3章 ANSYS模型的建立 11

3.1 工程概述 11

3.1.1 工程背景 11

3.1.2 桥梁参数 11

3.2 斜拉索初始弹性模量换算 12

3.3 ANSYS模型建立流程 14

3.4 模型分析检验 17

3.4.1 静力分析检验 17

3.4.2 模态分析验证 18

3.5 本章小结 20

第4章 风荷载计算与抖振响应分析 21

4.1 风荷载计算与时程风荷载的施加 21

4.1.1 抖振力计算 21

4.1.2 时程风荷载在ANSYS模型中的添加 26

4.2 关键节点动力参数提取 27

4.3 风致抖振响应分析 28

4.3.1 节点竖向和横桥向位移 28

4.3.2 结构抖振响应的规律分析 37

4.4 本章小结 40

第5章 结论与展望 41

5.1 结论 41

5.2 展望 41

主要参考文献 43

附录：西固黄河大桥关键点坐标文件 44

致谢 48

第1章 绪论

1.1 斜拉桥发展过程与前景展望

1.1.1 斜拉桥特点及适用性

主梁、索塔和斜拉索是斜拉桥的三大部分组成，混凝土结构、梁常用材料，，。它在各个，而且结构自重较轻，，又能在一定程度。另外，，主梁的抗裂，。因此，桥跨越能力更大。而与悬索桥相比，斜拉桥在跨度有更大的经济性优势。与此同时，，，符合桥梁美学的要求。

1.1.2 斜拉桥发展史