[發明專利]一種大跨度平行雙幅橋梁靜風穩定分析方法

在審

• 申請號: 201410724047.2
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104504243A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 張文明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 張學彪

1.一種大跨度平行雙幅橋梁靜風穩定分析方法，所述平行雙幅橋梁包括相互平行的上游橋梁和下游橋梁，其特征在于，包括以下步驟：

1)、首先識別出上游橋梁主梁斷面的靜三分力系數；

2)、建立上游橋梁的有限元模型，并在自重作用下非線性求解；

3)、提取上游橋梁的主梁單元扭轉角，計算該狀態下的靜三分力系數，此時，主梁的有效攻角均等于初始攻角α₀；

4)、設定初始風速V₀和風速步長ΔV，當前風速V_i＝V₀，并設定迭代次數上限N_max；

5)、計算上游橋梁的主梁各單元的有效攻角α，然后提取上游橋梁主梁各單元的靜三分力系數，所述靜三分力系數包括在有效攻角α下主梁的阻力系數、升力系數和升力矩系數；

6)、在當前風速V_i下，計算作用在主梁單位長度的橫向風荷載P_H、豎向風荷載P_V和扭轉力矩P_M，其中，橫向風荷載P_H、豎向風荷載P_V和扭轉力矩P_M的具體表達式如下：

P_H＝ρV_i²C_H(α)h/2

P_V＝ρV_i²C_V(α)b/2

P_M＝ρV_i²C_M(α)b²/2

式中，C_H(α)、C_V(α)和C_M(α)分別表示在有效攻角α下主梁的阻力系數、升力系數和升力矩系數；h和b分別表示主梁的側向投影高度和寬度；ρ為空氣密度；V_i為當前風速；

7)、在上游橋梁的主梁各單元上施加靜風荷載，進行橋梁結構幾何非線性求解，獲得上游橋梁的主梁各單元扭轉角θ_i，根據下式判斷主梁各單元扭轉角θ_i的歐幾里得范數是否小于等于允許值ε_k：

{Σj=1Na(θi-θi-1)2Σj=1Naθi-12}1/2≤ϵk]]>

式中，N_a為主梁的單元總數；θ_i為上游橋梁的主梁各單元扭轉角；i為當前荷載步編號；j為梁單元序號；ε_k為允許值；

8)、如果歐幾里得范數大于允許值ε_k，則重復步驟5)-7)；如果迭代次數達到迭代次數上限N_max，則當前風速難以收斂，此時令當前風速V_i+1＝V_i-ΔV，然后縮短風速步長，返回步驟5)，重復步驟5)-7)；如果風速步長小于預定值，則計算結束；如果歐幾里得范數小于允許值ε_k，則當前風速計算結果收斂，輸出計算結果，其中，計算結果中包括橋梁結構變形參數，此時令當前風速V_i+1＝V_i+ΔV，重復步驟5)-7)；

9)、根據步驟8)得到的計算結果，得到靜風失穩臨界風速。