紊流中大跨桥梁的扭转发散特性.pdf

中国科技论文在线 第 27 卷第 2 期 Vol.27 No.2 工 程 力 学 2010 年 2 月 Feb. 2010 ENGINEERING MECHANICS 108 文章编号：1000-4750(2010)02-0108-09 紊流中大跨桥梁的扭转发散特性 * 1 1 2 1 3 张志田 ，陈政清 ，葛耀君 ，华旭刚 ，陈立方 (1. 湖南大学风工程试验研究中心，长沙 410082 ；2. 同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092 ；3. 湖北路桥集团五公司，武汉 430056) 摘 要：大跨度缆索承重桥梁的静风失稳，特别是导致桥梁突然破坏的扭转发散是桥梁工程师在设计阶段十分关 注的问题，静风稳定性分析的传统方法是考虑均匀流静风荷载，采用静力有限元迭代法来求解。然而，自然界大 气边界层中的气流总是紊流而非均匀流，而紊流对扭转发散的影响却需要深入的研究。为考虑紊流的影响，该文 采用动力有限元方法在时域范围内分析桥梁的静风稳定性，并提出相应的风荷载表达式。应用该文提出的方法对 目前国内最大跨度桥梁的静风稳定性进行了分析。数值分析结果表明：桥梁的扭转发散特性在均匀流与紊流场下 的差异很大。这种差异主要表现在结构的发散形式不一样，在均匀流中加劲梁扭转发散表现为突变扭转位移而在 紊流场中则表现为有巨大扭转峰值的随机振动；此外，扭转发散的临界风速也有所差异，紊流明显地降低了扭转 发散临界风速。参数分析表明：紊流强度与脉动风场空间相关性也对桥梁的静风稳定性能有着重要的影响。 关键词：紊流；大跨度；桥梁；扭转发散；静风稳定 中图分类号：TU318 文献标识码：A TORSIONAL DIVERGENCE CHARACTERISTICS OF LONG SPAN BRIDGE IN TURBULENCE * 1 1 2 1 3 ZHANG Zhi-tian , CHEN Zhen-qing , GE Yao-jun , HUA Xu-gang , CHEN Li-fang (1. Wind Engineering Research Center, Hunan University, Changsha 410082, China; 2. State Key Library of Disaster Reduction in Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China 3. The Fifth Company of the Road and Bridge Group of Hubei Province, Wuhan 430056, China) Abstract: Aerostatic stability of long-span cable supported bridges, especially the torsional divergence which may lead to abrupt bridge failure, are much concerned by bridge engineers during the design stage. The traditional method dealing with such problems