全离岸海中超大跨径悬索桥抗风关键技术研究

第1 章 绪论……………………………………………………………………………………… 1 1. 1 工程概况………………………………………………………………………………… 1 1. 2 抗风分析重要性………………………………………………………………………… 2 1. 3 研究内容………………………………………………………………………………… 3 第2 章 桥位气象观测及风参数研究…………………………………………………………… 7 2. 1 周边气象站与历史资料………………………………………………………………… 8 2. 2 平均风场参数分析…………………………………………………………………… 13 2. 3 脉动风场参数分析…………………………………………………………………… 21 2. 4 重现期设计风速……………………………………………………………………… 29 2. 5 小结…………………………………………………………………………………… 31 第3 章 工程场址台风设计风环境分析……………………………………………………… 34 3. 1 台风风场模型………………………………………………………………………… 35 3. 2 台风风场参数拟合…………………………………………………………………… 37 3. 3 台风灾害模拟评估…………………………………………………………………… 40 3. 4 小结…………………………………………………………………………………… 44 第4 章 设计风参数分析……………………………………………………………………… 45 4. 1 基本风速……………………………………………………………………………… 45 4. 2 桥位设计基本风速…………………………………………………………………… 47 4. 3 桥位高度处基准风速………………………………………………………………… 48 4. 4 颤振检验风速………………………………………………………………………… 49 4. 5 小结…………………………………………………………………………………… 49 第5 章 初步设计阶段气动方案比选………………………………………………………… 50 5. 1 初步设计方案概况…………………………………………………………………… 50 5. 2 结构建模与动力特性………………………………………………………………… 56 5. 3 主梁气动性能数值模拟……………………………………………………………… 58 5. 4 主梁节段模型风洞试验……………………………………………………………… 64 5. 5 小结…………………………………………………………………………………… 72 第6 章 深化方案结构动力特性分析………………………………………………………… 75 6. 1 4m 梁高方案…………………………………………………………………………… 75 6. 2 5m 梁高方案…………………………………………………………………………… 80 6. 3 小结…………………………………………………………………………………… 84 第7 章 节段模型风洞试验…………………………………………………………………… 85 7. 1 节段模型风洞试验理论……………………………………………………………… 86 7. 2 小尺度4m 梁高方案………………………………………………………………… 87 7. 3 小尺度5m 梁高方案………………………………………………………………… 93 7. 4 大尺度4m 梁高方案………………………………………………………………… 102 7. 5 大尺度5m 梁高方案………………………………………………………………… 108 7. 6 小结…………………………………………………………………………………… 115 第8 章 全桥气动弹性模型测振试验………………………………………………………… 117 8. 1 全桥气动弹性模型风洞试验理论…………………………………………………… 117 8. 2 4m 梁高方案………………………………………………………………………… 118 8. 3 5m 梁高方案………………………………………………………………………… 127 8. 4 小结…………………………………………………………………………………… 139 第9 章 静风稳定验算与抖振计算分析……………………………………………………… 140 9. 1 静风稳定检验………………………………………………………………………… 141 9. 2 随机风激力抖振计算分析…………………………………………………………… 148 9. 3 小结…………………………………………………………………………………… 155 第10 章 桥塔自立状态模型试验…………………………………………………………… 157 10. 1 桥塔气动弹性模型风洞试验理论………………………………………………… 158 10. 2 模型设计及准备工作……………………………………………………………… 159 10. 3 试验过程及试验内容……………………………………………………………… 165 10. 4 试验结果…………………………………………………………………………… 167 10. 5 小结………………………………………………………………………………… 171 第11 章 桥面行车风环境…………………………………………………………………… 172 11. 1 桥面行车风环境数值模拟………………………………………………………… 173 11. 2 桥面行车高度风环境研究………………………………………………………… 174 11. 3 等效桥面风速及影响因素………………………………………………………… 176 11. 4 运营期风天行车安全保障措施…………………………………………………… 177 11. 5 小结………………………………………………………………………………… 178 第12 章 施工状态抗风性能研究…………………………………………………………… 179 12. 1 结构动力特性分析………………………………………………………………… 179 12. 2 全桥气动弹性测振风洞试验……………………………………………………… 181 12. 3 全桥气动弹性测振试验结果……………………………………………………… 187 12. 4 小结………………………………………………………………………………… 194 第13 章 结语………………………………………………………………………………… 196 13. 1 4m 梁高方案………………………………………………………………………… 196 13. 2 对比方案…………………………………………………………………………… 198 参考文献………………………………………………………………………………………… 200