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基于现场监测技术的某斜拉桥风场特性及风效应分析

作　者: 赖马树金
导　师: 段忠东；李惠
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 工程力学
关键词: 现场实测空间相关性时频特性绕流特性风致动力响应
分类号: U448.27
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 39次
引　用: 1次
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内容摘要

对于大跨度桥梁而言,其柔性大,阻尼小,风致振动现象异常明显。为了获得大跨度度桥梁实桥风场特性和风效应特性以及克服风洞试验存在的尺寸效应的局限性,有必要对大跨度桥梁风场和风效应进行现场监测。这样一方面可以在现场足尺条件下研究桥梁风效应的力学机制,另一方面也可以检验风洞试验和数值模拟的准确性。为此,借助于某斜拉桥结构健康监测系统获得的风速和加速度信号,分析了某斜拉桥风场特性和风致振动现象。通过安装在两个截面上游7米处风速仪记录的风速数据,分析了两个截面上来流自由风场的平均风速和平均风向角、湍流度、脉动风功率谱密度函数以及湍流积分尺度,并对这两个截面自由风场特性进行了比较分析以及空间相关性分析。考虑自然风的非平稳特性,运用小波变换方法分析了自由风场的时频特性以及截面M3和M6上游自由风场的时频相关性。通过安装在两个截面下游7米处(尾流)风速仪记录的风速数据,分析了这两个位置流场的绕流特性。在有车和无车两种条件下,分析了斜拉桥加速度反应与平均风速变化关系,结果表明,在有车情况下,竖向加速度幅值随风速的增长趋势比无车时更为明显。运用EAR法识别出了每小时结构的动力参数,并分析了这些动力参数随风速的变化关系,结果表明,随着来流平均风速的增加,模态频率受风速影响较小,基本保持不变,但竖向和侧向总阻尼比都随平均风速的增加而增加,且趋势明显。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-16
  1.1 研究背景及研究目的和意义  9-10
  1.2 研究现状  10-15
  1.3 本文研究内容  15-16
第2章现场风场与风效应监测系统  16-18
第3章桥梁风场特性分析  18-32
  3.1 平均风速和平均风向角  18-20
  3.2 平均风速廓线  20-22
  3.3 湍流强度  22-24
  3.4 脉动风的功率谱分析和湍流积分强度  24-27
  3.5 脉动风的空间相关性  27-30
  3.6 本章小结  30-32
第4章脉动风的非平稳特性  32-38
  4.1 连续小波变换  32-33
  4.2 脉动风速的时频特性  33-35
  4.3 M3 和M6 上游两点间脉动风速的时频相关性  35-36
  4.4 本章小结  36-38
第5章桥面流场的绕流特性  38-49
  5.1 尾流中平均风速的变化  38-39
  5.2 尾流的脉动特性  39-45
  5.3 尾流的时频特性  45-47
  5.4 本章小结  47-49
第6章场监测下斜拉桥风致动力响应分析  49-59
  6.1 记录加速度简单分析  49-51
  6.2 加速度幅值与平均风速和脉动风速幅值的关系  51-54
  6.3 风对结构动力特性的影响  54-58
  6.4 本章小结  58-59
结论  59-61
参考文献  61-66
致谢  66

基于现场监测技术的某斜拉桥风场特性及风效应分析

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