大跨徑橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)（PPT）

1、 大跨徑橋梁風(fēng)洞試驗(yàn) 姓 名：XXX 專 業(yè)：橋梁與隧道工程目錄1，引言（why）2，橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)簡(jiǎn)介（what）3，常見(jiàn)橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)（how）4，結(jié)語(yǔ)引言風(fēng)災(zāi)是自然災(zāi)害中發(fā)生最頻繁的一種，也是給人類生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大危害的自然災(zāi)害。1940年美國(guó)的舊塔科馬橋（Old Tacoma Bridge) 被8級(jí)大風(fēng)吹毀。事故發(fā)生使人們認(rèn)識(shí)到大跨橋梁只考慮靜風(fēng)荷載是不夠的，而應(yīng)更多地對(duì)風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng)機(jī)理做出科學(xué)分析。從此，橋梁抗風(fēng)研究成了橋梁領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題，橋梁風(fēng)工程學(xué)應(yīng)運(yùn)而生(邊緣分支學(xué)科）。橋梁風(fēng)工程學(xué)的研究方法主要有三種,風(fēng)洞試驗(yàn)（重點(diǎn)）只是其中之一、另外兩種是現(xiàn)場(chǎng)觀察以及數(shù)值模擬。橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)簡(jiǎn)介

2、風(fēng)洞(Wind Tunnel)就是用來(lái)研究空氣動(dòng)力學(xué)的一種大型試驗(yàn)設(shè)施。風(fēng)洞其實(shí)不是個(gè)洞，而是一條大型隧道或管道，里面有一個(gè)巨型扇葉，能產(chǎn)生一股強(qiáng)勁氣流。（5-25音速, 32.6m/s)世界上公認(rèn)的第一個(gè)風(fēng)洞是英國(guó)人于1871年建成的。飛機(jī)制造業(yè)上最先應(yīng)用風(fēng)洞。從上世紀(jì)60年代起，世界各大汽車公司和有關(guān)機(jī)構(gòu)也開(kāi)始建立自己的風(fēng)洞試驗(yàn)室。 橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)：在風(fēng)洞中安置橋梁模型，研究氣體流動(dòng)及其與模型的相互作用，以了解實(shí)際橋梁的空氣動(dòng)力學(xué)特性的一種空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)方法。（簡(jiǎn)而言之） 各種風(fēng)洞試驗(yàn)香港青馬大橋全橋氣動(dòng)彈性模型風(fēng)洞試驗(yàn)英國(guó)千年橋橋址風(fēng)環(huán)境風(fēng)洞試驗(yàn)橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)簡(jiǎn)介前面我們講的大致回答了什么是橋

3、梁風(fēng)洞試驗(yàn)和為什么要做風(fēng)洞試驗(yàn)兩個(gè)問(wèn)題，那么接下來(lái)我們重點(diǎn)來(lái)看一下具體的橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)怎么做。一般來(lái)說(shuō)有三種常見(jiàn)的橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)，分別是：靜力三分力試驗(yàn)、彈簧懸掛剛體節(jié)段模型試驗(yàn)、全橋氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)。另外還有拉條模擬實(shí)驗(yàn)、橋塔模擬試驗(yàn)等。常見(jiàn)橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)1，靜力三分力試驗(yàn)是指橋梁斷面在平均靜氣動(dòng)力作用下阻力、升力和扭轉(zhuǎn)力矩及其隨攻角的變化。以三分力系數(shù)表示如下：阻力系數(shù) 升力系數(shù)扭轉(zhuǎn)系數(shù)式中：空氣密度 V來(lái)流速度 、橫斷面寬度和長(zhǎng)度常見(jiàn)橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)在進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)前，首先制作剛性模型，要滿足橋梁構(gòu)件有關(guān)參數(shù)的相似性；試驗(yàn)中，測(cè)出橋梁的阻力，升力和扭矩系數(shù)后，便可確定橋梁的馳振穩(wěn)定性，如果升力曲線出

4、現(xiàn)了負(fù)斜率值，則橋梁的馳振穩(wěn)定性不滿足要求。常見(jiàn)橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)，彈簧懸掛剛體節(jié)段模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)大跨度橋梁最關(guān)心的問(wèn)題之一就是橋梁是否會(huì)出現(xiàn)顫振失穩(wěn)。橋梁抗風(fēng)規(guī)范規(guī)定，若以統(tǒng)計(jì)概率確定的橋梁設(shè)計(jì)風(fēng)速 ，實(shí)際橋梁的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速應(yīng)高于1.2 。模型除滿足幾何相似之外，還應(yīng)滿足以下動(dòng)力參數(shù)的相似性：慣性參數(shù) ， ；風(fēng)速參數(shù) ， 阻尼參數(shù) ， 。其中m，I分別為質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;V為風(fēng)速； , 分別為豎向振動(dòng)頻率和扭轉(zhuǎn)常見(jiàn)橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)振動(dòng)頻率 ； 為空氣密度；B為橋面寬度； , 為豎向阻尼比和扭轉(zhuǎn)阻尼比。滿足上述條件相似后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到顫振檢驗(yàn)風(fēng)速還原到實(shí)橋的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速，可滿足大多數(shù)橋梁工程的抗風(fēng)要求。常見(jiàn)

5、橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)3，全橋氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)為了更好地研究整個(gè)結(jié)構(gòu)體系在風(fēng)場(chǎng)中的振動(dòng)響應(yīng)，并對(duì)于某些造型新穎的橋梁做出準(zhǔn)確的抗風(fēng)性能評(píng)估而做的 試驗(yàn)。試驗(yàn)要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)所處橋位出的紊流場(chǎng)進(jìn)行模擬，故要保證處于紊流場(chǎng)中的模型相似性，需要保證以下幾個(gè)參數(shù)：慣性參數(shù)、彈性參數(shù)、重力參數(shù)、粘性參數(shù)、阻尼參數(shù)、幾何參數(shù)、風(fēng)速梯度、紊流強(qiáng)度、規(guī)一化的功率譜、折算頻率、尺度比、頻率比。鑒于這些相似性不可能全部同時(shí)滿足，對(duì)于不同構(gòu)造，優(yōu)先滿足順序不盡一致。常見(jiàn)橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果以測(cè)定點(diǎn)的風(fēng)速振幅響應(yīng)曲線來(lái)表示。主梁、塔柱、塔墩等部分模型通常由模擬其剛度的剛性芯棒、模擬其外形和質(zhì)量、質(zhì)量分布的外衣組合而成。應(yīng)避免模型外衣對(duì)模型整體剛度產(chǎn)生附加剛度的影響，并注意阻尼相似條件的滿足。在模型裝配完成后，應(yīng)對(duì)其動(dòng)力特性進(jìn)行測(cè)試，以確保模型實(shí)測(cè)值與預(yù)期目標(biāo)相一致或在一定誤差控制范圍以內(nèi)。結(jié)語(yǔ)實(shí)踐證明，風(fēng)荷載已成為大跨徑橋梁的設(shè)計(jì)控制荷載，而鈍體空氣動(dòng)力學(xué)理論上的缺憾使得風(fēng)洞試驗(yàn)成為橋梁抗風(fēng)性能研究的主要手段。橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)的方法，手段以及試驗(yàn)儀器已得到很大發(fā)展和完善，但其依舊存在一些問(wèn)題亟待解決。例如一直困擾抗風(fēng)工作者的