紊流中大跨桥梁的扭转发散特性

介绍：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。