并列双钝体箱梁气动力的干扰效应与干扰机理研究

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1、工学硕士学位论文并列双钝体箱梁气动力的干扰效应与干扰机理研究InterferenceEffectsandMechanismStudyofTwinBluntBox-SectionGirdersonAerodynamicForce培养单位：土木工程学院专业：桥梁与隧道工程研究生：陈帅指导教师：刘小兵副教授二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

2、与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要近些年来，大跨度的高墩连续刚构桥梁结构形式被广泛用于山区丘陵地

3、带的高速公路建设，此类桥梁的横截面常采用直腹板单箱单室钝体箱梁。由于高速公路上的桥梁宜设计成上、下行分离的两座桥梁，故并列双钝体箱梁在实际工程中的应用越来越多。对于并列双箱梁而言，由于间距不大，在来流风的作用下其静风荷载存在着不可忽视的气动干扰效应，且随着桥梁跨度与墩高的增加，这种干扰效应成为桥梁抗风设计的关键问题之一。论文首先详细综述了并列双钝体箱梁气动力干扰效应与干扰机理的研究现状，接着针对三种不同高宽比H/B（H为箱梁高度，B为箱梁顶板宽度）截面形式的钝体箱梁，采用节段模型风洞测压试验方法研究了气动力的干扰效应随双箱梁间距比D/B（D为箱梁间净间距

4、）的变化规律，最后采用数值方法计算了并列双钝体箱梁的气动力，在此基础上对气动力的干扰规律进行了解释。本文的主要工作及结论如下：1.建立了并列双钝体箱梁气动力干扰效应的定量分析方法。定义干扰因子为并列双钝体箱梁的气动力系数与单箱梁气动力系数之比。干扰因子小于1，表示干扰表现为减小效应；干扰因子大于1，表示干扰表现为增大效应。2.并列双钝体上游箱梁气动力的干扰效应主要表现在以下几个方面：（1）当D/B≥2时，上游箱梁气动力的干扰效应基本可以忽略；（2）当D/B＜2时，上游箱梁的阻力和扭矩干扰效应表现为增大效应；（3）上游箱梁升力干扰效应与H/B密切相关，当H

5、/B=0.3时，干扰效应主要表现为减小，当H/B=0.4和0.6时，干扰效应主要表现为增大。3.并列双钝体下游箱梁气动力的干扰效应主要体现在以下几个方面：（1）总的来说，下游箱梁阻力、升力和扭矩的干扰效应均表现为显著的减小效应；（2）阻力的减小效应随着D/B减小和H/B的增大愈发显著；（3）升力和扭矩的减小效应在D/B≤1.5时随着D/B的减小变化不规律不明显，随着H/B的减小愈发显著；当D/B＞1.5时升力和扭矩的减小效应随着H/B的减小变化不规律不明显，随着D/B的减小愈发显著。4.当D/B较小时，两箱梁模型之间存在较明显的旋涡，且旋涡强度随D/B增

6、加而减弱，由此造成了上游箱梁背风侧的直腹板处压力与单箱梁相比有所减小、下游箱梁迎风侧直腹板处压力与单箱梁相比明显减小，且D/B越小减少越明显，这就能定性的说明当D/B较小时，上游箱梁阻力系数与单箱梁相比有所增大且随着D/B增加增大效应有所减弱，下游箱梁阻力系数与扭矩系数为负值，且D/B越小，其绝对值越大。5.单箱梁的顶板由于旋涡存在受到强烈的风吸作用。由于上游箱梁的存在，下游箱梁顶板处受到的风吸作用明显减弱，此位置处风效应的变化是下游箱梁所受升力显著减小的主要原因。关键词：并列双钝体箱梁；气动力；风洞试验；数值计算；干扰效应；干扰机理AbstractIn

7、recentyears,withthehighwayconstructiontothemountainareas,continuousrigidframebridgeoflarge-spanandhigh-pieriswidelyused.Thesectionofthiskindofbridgeissingleboxsingleroomwithstraightweb.Asitisabetterchoicetoplantworespectivebridgeinhighwayconstruction,moreandmoretwinbluntboxgirder

8、bridgesarebeingbuiltinpractice.Theaerody