山地城市大跨度悬索桥主梁截面的气动导纳函数研究

At present, there is not a mature and accurate theory about bridge buffeting response. For the mountainous city environment, the bridge buffeting response is more prominent, and is one of the important factors to cause bridge structural fatigue damage. .In the study of bridge buffeting response, the aerodynamic admittance function is an important parameter. The theoretical analysis, the combination of CFD and wind tunnel test are used to study the aerodynamic admittance function of the bridge and analyze the buffeting response of the long span suspension bridge: Cuntan Yangtze Bridge. The following results are expected: (1) A new method of aerodynamic admittance recognition is introduced to study the variation of the parameters such as Reynolds number, turbulence intensity, turbulent power spectrum and integral scale. (2) The buffeting response of the long span suspension bridge is analyzed by introducing the aerodynamic admittance function of the test and compared with the results of the buffeting test of the full bridge air bomb model to verify the practicability and reliability of the aerodynamic admittance recognition results. (3) To improve the accuracy of high-frequency dynamic balance measurement of chattering force and aerodynamic admittance function test equipment and test methods; (4) Applying the fuzzy comprehensive evaluation method to establish the evaluation system of the influencing factor weight of aerodynamic admittance function.

目前，关于桥梁抖振响应还没有一套成熟精确的理论。对于山地城市大湍流环境来说，桥梁抖振响应问题更加突出，是引起桥梁结构疲劳破坏的重要因素之一。在研究桥梁抖振响应中，气动导纳函数是其中的重要参数。课题依托建设中的重庆寸滩长江大桥，采取理论分析、CFD与风洞试验相结合的方法来研究桥梁的气动导纳函数并由此分析大跨径悬索桥的抖振响应，预期得到以下成果（1）建立引入抖振力谱的气动导纳识别的新方法，研究气动导纳函数随雷诺数、湍流强度、湍流功率谱、积分尺度等参数的变化规律；（2）引入试验识别的气动导纳函数分析大跨径悬索桥的抖振响应，并与全桥气弹模型抖振试验结果对比，验证气动导纳识别结果的实用性及可靠性；（3）提高高频动态天平测量抖振力的精度，改进气动导纳函数试验设备和试验方法；（4）应用模糊综合评价法初步建立气动导纳函数影响因子权重的评价体系。

对于山地城市大湍流环境，桥梁抖振响应问题更加突出，是引起桥梁结构疲劳破坏的重要因素之一。气动导纳函数是桥梁抖振响应研究的重要参数。课题依托某山地城市大跨度悬索桥，采用理论分析、CFD与风洞试验相结合的方法来研究主梁的气动导纳函数，并由此开展抖振响应分析。课题研究取得的主要结论如下：.（1）开展了山城桥址风特性现场实测工作，借助数值分析手段研究了实桥塔柱对数据采集系统的“塔影”效应影响，并对实测结果进行了修正，归纳了风场特性参数，建立山地城市典型山地地貌的风场模型。.（2）改进了传统被动风洞中的现有试验装置，提出了基于高频动态天平测力试验的气动导纳精确识别方法。同时，基于分离频率法识别气动导纳的思想，采用主动控制风洞试验与多频正弦脉动风CFD数值模拟相结合的手段，提出了可一次性识别所关心频率点处的分离式气动导纳的新方法。.（3）根据桥址处风场参数，识别了典型闭口扁平流线型箱梁模型和钝体桥梁截面的气动导纳函数，分析了不同格栅湍流场、不同风速、不同风攻角、不同人行道栏杆透风率、不同人行道栏杆位置、不同检修轨道位置和不同桥面粗糙度对气动导纳函数的影响规律。.（4）提出了多参数影响下流线型箱梁气动导纳函数实用计算公式，分析了不同影响因素的权重因子，初步建立了气动导纳函数的多参数影响评价体系。.（5）根据风特性现场实测数据，采用气动导纳函数对实测脉动风谱进行修正，并考虑脉动风的空间非线性影响，研究了不同气动导纳函数、不同湍流度、不同风攻角、不同人行道栏杆位置、不同检修轨道位置和不同桥面粗糙度等多参数耦合影响对山城大跨宽体钢箱梁悬索桥抖振响应的影响规律。