大跨径桥梁风洞试验.ppt

1、1,大跨径桥梁风洞试验,姓 名：XXX 专 业：桥梁与隧道工程,A,2,目录,1，引言（why） 2，桥梁风洞试验简介（what） 3，常见桥梁风洞试验（how） 4，结语,A,3,引言,风灾是自然灾害中发生最频繁的一种，也是给人类生命财产带来巨大危害的自然灾害。1940年美国的旧塔科马桥（Old Tacoma Bridge) 被8级大风吹毁。事故发生使人们认识到大跨桥梁只考虑静风荷载是不够的，而应更多地对风致振动响应机理做出科学分析。从此，桥梁抗风研究成了桥梁领域的热点课题，桥梁风工程学应运而生(边缘分支学科）。桥梁风工程学的研究方法主要有三种,风洞试验（重点）只是其中之一、另外两种是现场观

2、察以及数值模拟。,A,4,桥梁风洞试验简介,风洞(Wind Tunnel)就是用来研究空气动力学的一种大型试验设施。风洞其实不是个洞，而是一条大型隧道或管道，里面有一个巨型扇叶，能产生一股强劲气流。（5-25音速, 32.6m/s) 世界上公认的第一个风洞是英国人于1871年建成的。飞机制造业上最先应用风洞。从上世纪60年代起，世界各大汽车公司和有关机构也开始建立自己的风洞试验室。 桥梁风洞试验：在风洞中安置桥梁模型，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际桥梁的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。（简而言之）,A,5,各种风洞试验,A,6,香港青马大桥全桥气动弹性模型风洞试验,A,7,

3、英国千年桥桥址风环境风洞试验,A,8,桥梁风洞试验简介,前面我们讲的大致回答了什么是桥梁风洞试验和为什么要做风洞试验两个问题，那么接下来我们重点来看一下具体的桥梁风洞试验怎么做。一般来说有三种常见的桥梁风洞试验，分别是：静力三分力试验、弹簧悬挂刚体节段模型试验、全桥气动弹性模型试验。另外还有拉条模拟实验、桥塔模拟试验等。,A,9,常见桥梁风洞试验,1，静力三分力试验 是指桥梁断面在平均静气动力作用下阻力、升力和扭转力矩及其随攻角的变化。以三分力系数表示如下： 阻力系数 升力系数 扭转系数,式中：空气密度 V来流速度 、横断面 宽度和长度,A,10,常见桥梁风洞试验,在进行风洞试验前，首先制作刚

4、性模型，要满足桥梁构件有关参数的相似性；试验中，测出桥梁的阻力，升力和扭矩系数后，便可确定桥梁的驰振稳定性，如果升力曲线出现了负斜率值，则桥梁的驰振稳定性不满足要求。,A,11,常见桥梁风洞试验,，弹簧悬挂刚体节段模型试验 设计大跨度桥梁最关心的问题之一就是桥梁是否会出现颤振失稳。桥梁抗风规范规定，若以统计概率确定的桥梁设计风速 ，实际桥梁的颤振检验风速应高于1.2 。 模型除满足几何相似之外，还应满足以下动力参数的相似性：惯性参数 ， ；风速参数 ， 阻尼参数 ， 。其中m，I分别为质量和转动惯量;V为风速； , 分别为竖向振动频率和扭转,A,12,常见桥梁风洞试验,振动频率 ； 为空气密度

5、；B为桥面宽度； , 为竖向阻尼比和扭转阻尼比。 满足上述条件相似后，根据实验得到颤振检验风速还原到实桥的颤振检验风速，可满足大多数桥梁工程的抗风要求。,A,13,常见桥梁风洞试验,3，全桥气动弹性模型试验 为了更好地研究整个结构体系在风场中的振动响应，并对于某些造型新颖的桥梁做出准确的抗风性能评估而做的 试验。 试验要对桥梁结构所处桥位出的紊流场进行模拟，故要保证处于紊流场中的模型相似性，需要保证以下几个参数：惯性参数、弹性参数、重力参数、粘性参数、阻尼参数、几何参数、风速梯度、紊流强度、规一化的功率谱、折算频率、尺度比、频率比。鉴于这些相似性不可能全部同时满足，对于不同构造，优先满足顺序不尽一致。,A,14,常见桥梁风洞试验,试验结果以测定点的风速振幅响应曲线来表示。主梁、塔柱、塔墩等部分模型通常由模拟其刚度的刚性芯棒、模拟其外形和质量、质量分布的外衣组合而成。应避免模型外衣对模型整体刚度产生附加刚度的影响，并注意阻尼相似条件的满足。在模型装配完成后，应对其动力特性进行测试，以确保模型实测值与预期目标相一致或在一定误差控制范围以内。,A,15,结语,实践证明，风荷载已成为大跨径桥梁的设计控制荷载，而钝体空气动力学理论上的缺憾使得风洞试验成为桥梁抗风性能研究的主要手段。 桥梁风洞试验的方法，手段以及试验仪器已得到很大发展和完善，但其依旧存在一些问题亟待解决。例如一直困扰抗风工