【摘要】：應(yīng)用諧波疊加法模擬生成風(fēng)荷載時(shí)程曲線,根據(jù)提出的雨荷載計(jì)算方法,通過(guò)對(duì)雨滴與橋面之間夾角問(wèn)題的研究,得到不同風(fēng)速、不同雨強(qiáng)下橋面雨荷載時(shí)程曲線。應(yīng)用有限元軟件建立斜拉橋三維模型,對(duì)全橋施加橫橋向單獨(dú)風(fēng)荷載作用及風(fēng)雨共同作用。結(jié)果表明,主梁加速度和位移在主跨跨中達(dá)到最大值,主梁和索塔橫橋向剪力在梁塔連接處達(dá)到最大值,斜拉索拉力在邊跨最長(zhǎng)拉索處達(dá)到最大值�？紤]雨荷載的影響后,主梁和索塔加速度值、位移值和剪力值均有一定的提高,但斜拉索拉力值變化不明顯。
【圖文】：

(1+X2)4/3．(1)式中:X=1200f/v－10，f為頻率(Hz);K為表面阻力系數(shù);v－10為標(biāo)準(zhǔn)高度為10m處的平均風(fēng)速(m/s)。通過(guò)諧波疊加法得到脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線，并生成風(fēng)荷載時(shí)程曲線［14］。表面阻力系數(shù)K=0．00129，地面粗糙度系數(shù)α=0．12，時(shí)程總長(zhǎng)t=300s，時(shí)間步長(zhǎng)Δt=0．1s，截至頻率ω=5Hz，頻率范圍等分?jǐn)?shù)N=1024，10m高度處平均風(fēng)速V10選取3個(gè)等級(jí)，分別為20．7m/s(8級(jí)風(fēng))，28．4m/s(10級(jí)風(fēng))，36．9m/s(12級(jí)風(fēng))。通過(guò)數(shù)值模擬得到主跨跨中和索塔塔頂?shù)拿}動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線(V10=36．9m/s)，如圖1所示。圖1主跨跨中和索塔塔頂脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線Fig．1Pulsatingwindspeedtime-historycurvesofthemid-spanandthetower-top通過(guò)與目標(biāo)功率譜比較表明，主跨跨中和索塔塔頂模擬風(fēng)速譜與目標(biāo)譜曲線是一致的，表明該數(shù)值模擬方法是準(zhǔn)確合理的，如圖2所示。將脈動(dòng)風(fēng)速與平均風(fēng)速進(jìn)行疊加，得到沿不同高度處各點(diǎn)的風(fēng)速時(shí)程，計(jì)算得到橫橋向風(fēng)荷載時(shí)程為Ft=CHAV2(t)1．6．(2)式中:CH為結(jié)構(gòu)阻力系數(shù);V(t)為各時(shí)間點(diǎn)風(fēng)速值;A為橋梁各構(gòu)件迎風(fēng)面在各模擬點(diǎn)處所受面積。·2·

第5期李宏男，等:風(fēng)雨共同作用下斜拉橋橫橋向反應(yīng)特性研究圖2脈動(dòng)風(fēng)模擬風(fēng)譜與目標(biāo)譜比較Fig．2Comparisonofpulsatingwindspectrumandtargetwindspectrum根據(jù)現(xiàn)行公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范［15］，得到在橫橋向風(fēng)作用下主梁、過(guò)渡墩、輔助墩、斜拉索CH值。1．2雨荷載表1降雨等級(jí)分類Table1Ｒainfallclassification降雨等級(jí)暴雨大暴雨(弱)大暴雨(中)大暴雨(強(qiáng))降雨量I/(mm/h)3264100200本文計(jì)算采用作者提出的以每小時(shí)降雨量作為劃分標(biāo)準(zhǔn)［16］，如表1所示�？紤]到小雨到大雨等級(jí)降雨所產(chǎn)生的荷載對(duì)斜拉橋作用較小，故不計(jì)小雨到大雨等級(jí)分類。雨滴只在重力場(chǎng)作用下，下落速度不斷增加，當(dāng)重力與空氣阻力達(dá)到平衡時(shí)，雨滴開(kāi)始勻速下降，此時(shí)的速度即水滴的末速度Vm。通過(guò)大量的公式進(jìn)行計(jì)算及實(shí)地觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)以下公式的計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確［17］。式中D為雨滴直徑。即:Vm=106(0．787D2+503i酓)－1，D＜1．0mm，(3)Vm=(17．2－0．844D)0．1i酓，1．0mm＜D＜3．0mm，(4)Vm=D0．113+0．0845D，3．0mm＜D＜6．0mm．(5)試驗(yàn)結(jié)果表明，雨滴譜一般服從負(fù)指數(shù)分布，使用廣泛的是馬歇爾－帕爾默指數(shù)分布，簡(jiǎn)稱M-P分布或M-P譜［18］，即n(D)=n0exp(－ΛD)．(6)式中:n0=8×103個(gè)·m－3·mm－1;Λ為斜率因子，取Λ=4．1I－0．21，I為雨強(qiáng)(mm/h);D為雨滴直徑(mm)。由雨滴譜分布可知，當(dāng)雨滴在直徑［d1，d2］范圍內(nèi)時(shí)，可求得單位體積內(nèi)雨滴的個(gè)數(shù)為N=∫d2d1n(r)dr．(7)根據(jù)文獻(xiàn)［7］可知，，雨滴在與斜拉橋碰撞后，在極短時(shí)間內(nèi)速度變?yōu)?，這是一個(gè)動(dòng)量變化過(guò)程，根
【作者單位】： 沈陽(yáng)建筑大學(xué)土木工程學(xué)院;大連理工大學(xué)土木工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51421064)~~
【分類號(hào)】：U448.27


本文編號(hào)：2517682