风—浪耦合场桥塔结构动力响应研究

《风—浪耦合场桥塔结构动力响应研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文风-浪耦合场桥塔结构动力响应研究RESEARCHONTHEDYNAMICRESPONSESOFAFREESTANDINGBRIDGETOWERUNDERTHECOUPLINGACTIONOFWINDANDWAVE刘嘉斌哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TU375学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文风-浪耦合场桥塔结构动力响应研究硕士研究生：刘嘉斌导师：郭安薪教授申请学位：工学硕士学科：防灾减灾工程及防护工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex:TU375U.D.C:624DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEDYNAMICRESPONSESOFAFREESTANDINGBRIDGETOWERUNDERTHECOUPLINGACTIONOFWINDANDWAVECandidate：LiuJiabinSupervisor：Prof.GuoAnxinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：DisasterPreven

3、tionandReductionEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要在过去的10年间，我国桥梁建设正逐渐从内陆地区延伸到海岸地区，多个大跨度跨海大桥，如东海大桥，杭州湾大桥，胶州湾大桥等在此期间建设完成。对于跨海大桥，海洋环境中强风、波浪和海流等因素则成为影响跨海大桥设计，施工和运营过程中的重要因素。从塔科马大桥事故后

4、，风对桥梁作用效应得到了深入研究，然而波浪以及更为复杂的风-浪环境对桥梁作用效应则研究较少，而该问题随着跨海大桥建设正逐渐深入海洋，其在复杂海洋环境下的动力响应规律变得亟待解决。本文主要通过对桥塔模型进行风-浪耦合试验和数值计算，对其在复杂海洋风浪环境下的动力响应进行探索和研究，本文的主要研究内容如下：（1）介绍了桥塔模型风-浪试验的基本过程，主要包括有桥塔模型缩尺比的选择和缩尺准则的确定；模型的设计、加工与安装；传感器的选择和布置；风-浪试验的进行以及数据的采集和分析。（2）模型处的风场和波浪场在试验前分别进行单独标定，随后给出了风-浪场

5、的生成方法，并讨论了风-浪场中波列受到风和风生浪影响大小，从而对风-浪试验技术的可行性进行了确认。（3）试验中对桥塔弹性模型分别进行单风、单浪以及风-浪耦合作用测试并得到不同工况下的试验结果，通过对数据进行处理分析和对比，研究桥塔结构在单风、单浪和风-浪联合三种不同工况作用下结构位移，加速度，剪力和基底弯矩响应规律。（4）建立了风浪耦合作用下桥塔结构的力学分析模型，通过数值模拟分析了桥塔结构在风-浪耦合作用下的动力响应，并与试验结果进行对比。该分析模型中风荷载采用抖振理论计算，波浪荷载采用试验实测数据，其受力分布采用数值模拟得到。时程分析中

6、考虑到了结构的非线性，以及波浪作用的瞬态响应等相关问题，其结果对试验的准确性进行了验证，并对试验工况进行补充。关键词：桥塔结构；风-浪耦合；动力响应；试验技术；数值模拟-I-AbstractAsacurrenttrendinbridgeengineeringfrominlandtothecoastalareas,somelarge-spanbridges,suchasDonghaibridge,HangzhouBaybridgeJiaozhouBayBridgeandsoon,havebeenconstructedinthepastteny

7、ears.Inthemarineenvironment,coastalstructuressustainmoreseriousenvironmentloads,suchaswind,wavesandcurrents,intheconstructionandserviceperiods.SincethecatastrophicdisasterofTacomabridge,thewindengineeringofbridgehasbeencomprehensivelyinvestigated.However,fewresearchesweref

8、ocusedonthedynamicbehaviorofbridgewithmorecomplexenvironmentsofwindandwave.Withthecurrent