独塔斜拉桥抖振时变可靠度研究

桥梁抖振响应是十分复杂的现象，当紊流风绕过运动的桥梁时，由于紊流成分和运动分量之间的相互作用，各类风致振动之间的相互干扰，再加上运动分量的气动耦合和各阶振型的耦合等复杂因素，精确计算抖振响应是很困难的。 本文以深圳湾大桥为工程背景，在抖振频域、时域分析理论的基础上，对独塔斜拉桥进行了抖振动力可靠性研究。根据桥梁主梁处风场特点，利用谐波合成法模拟了主梁处的脉动风速时程，通过对脉动风速谱密度矩阵的显式分解和FFT技术的引入，极大的提高了模拟效率。采用向有限元模型中添加气动刚度和气动阻尼单元的方式实现了自激力的时域化。以Scanlan理论为框架，加上气动导纳函数修正，建立了相应的抖振响应频域分析理论。基于首次超越机制，研究了结构的动力可靠度。在抖振响应时程分析的基础上，运用数值模拟法，对几种动力可靠度公式进行了评估。 最后作者编写了抖振响应的时域和频域分析程序，计算了深圳湾大桥在不同风速和攻角下的抖振响应位移方差，得到最不利状态，并对其进行了动力可靠度评估。本文还计算了理想平板的颤振临界风速和频率，与理论结果相比，吻合较好。