不可能同时在全都长度上发生，取用一定的平均时距实际上间接地反映了空间的 平均，是符合实际情况的。其次，结构物都有一定的阻尼，风的激振直至造成危害需要 一定的能最积聚时间，因此，取用适当的平均时距也是必要的。对风速时程的研究表明， 从2mii】至2h为时距的平均风速基午上是一个稳定值。脉动能量银小。吋距过短，将突 出脉动峰值的作用，使平均值很不稳定；若时距过长，则长周期成份也将被平均掉。因 此，采用lOmin对距的平均风速作为标准值是比较合理的
我国气象台站的风速仪髙度大都在8?12m之间。因此，我国规范规定的标准高度 为lOin,与世界多数国家的标准相一致。不同高度的平均风速之问的换算可按指数律或 对数律进行。
指数律：VH = V10（H/10）a
对数律：V10 = VH|（lglO 一 lgz0）/（lgH 一 lgzo）
2. 2. 2工程抗风设计
当我们考虑大跨度桥梁的抗风设计时，首先要弄清桥址处的风环境和了解当地气象 台站的实测资料。其中包括：表示风向概率分布特性的风玫瑰图：基准风速的定义，即 平均时距、重现期和标准高度，并注意与规范定义的差别；长期实测的年最大平均风速 和历史最大风速：气象台站的地形和地貌，注意与桥址现场的差别：对风速的统计处理 及1/100频率的基准风速，注意所采用的概率分布曲线与规范的差别；实测阵风因子（系 数）。
2. 2. 3脉动风速的基本特性
脉动风速是风速中的动力成份，它不但在宏观上是随机的（每年或每次强风都不同）, 而且在微观结构上也是随机的。如果说，平均风速是脉动风速的“载体”，那么，脉动 风速就是反映大气边界层风的紊乱性和随机性的重要因素。
在进行脉动风引起的随机振动分析时，必须首先确定脉动风的概率特性。对风的记 录的分析表明：如果忽略初始阶段的严重非平稳性区域，脉动风十分接近于平稳随机过 程，而且每一样本的概率分布也接近相等，因而可以将脉动风近似地看成是各状态历经 的过程。这样，只要有一条足够长的历时是具有代表性的风速记录，就可以用时间的平 均来代替样本的平均，简便地求出它的概率特性。它的概串密度曲线很接近正态分布, 因而脉动风常近似地作为高斯过程来考虑。
脉动风速的基本特性包括以下几个現要参数：紊流强度、脉动系数、风速谱。
2. 2. 4风对桥梁作用
风对桥粱的作用是一个十分复杂的现象，它受到风的I」然特性，结构的动力性能以 及风
与结构的相互作用三方面的制约。从上节中我们已经了解到自然风的基本特性。由 于近地边界层的紊流影响，风的速度和方向及其空间分布都是非定常的（即随时间变化 的）和随机的。当平均风速带着脉动风速绕道一般是非流线形截面的桥梁结构时，就会 产生旋涡和流动的分离，形成复杂的作用力（空气力）。这种作用力将引起桥梁的振动 （风致振动），而振动起來的桥梁乂将反过來影响流场，改变空气作用力，引起风与结 构的相互作用机制。更加深了问题的复杂性。
为了从本质上把握风对桥梁作用的各种特点，我们有必要进行科学的抽象和分析, 然后再综台起來考虑。首先，我们将风速分成下而两部分：①平均风（稳定风）.并假 定在时间和空间上都是不变的②脉动风（紊流风），包括风（來流）本身的紊流和绕过 桥粱时引起的紊流。其次，我们将结构接其动力性能分成两类：刚度很大，在风力作用 下保持静止不动：柔性结构，必须作为一个振动体系来考虑。最后，风与结构的相互作 用也可分成：①空气力受结构振动的影响很小，可忽略不计。②空气力受结构振动的反 馈制约，引起一种口激振动机制。通过以上八种情况的不同组合就可以对风的作用有一 个全面的了解。
2.2.5风对桥梁作用力
1. 风的静力作用
假定在稳定风作用下，结构保持静止不动，或者其振动不影响空气力，此时的定常 （不随时间变化的）反应称为风的静力作用。
2. 风的动力作用
风对结构的动力作用是一种复杂的现象，作为一个空间结构的桥梁振动体系在近地 紊流风作用下的空气弹性动力响应是许多因素共同作用的结果。但为了便于分析就需先 按空气动力机制振动进行分类，然后再來考察齐种振动之间的相互作用和影响。
桥梁的空气弹性动力响应可以分为两大类：一类是在平均风作用下，振动的桥梁从 流动的风中吸收能量，产生两种自激振动。例如流线形桥而可能发生弯扭耦合的古典颤 振，非流线形桥面的分离流扭转颤振矩形和方形截面的轿塔可能发生挠曲振动占优势的 弛振以及伴隧着上述振动同时发生的因旋涡脱落而引起的涡激振动。最典型的涡激振动 可能发生在圆截面的拉索和吊杆上，也就是古代琴弦的风成振动的机制。另一类主要是 在脉动风作用下的强迫振动。由于脉动风的随机性质，这种由阵风带的脉动风谱引起的 随机振动响应（阵风响应）称为抖振。虽然它不像颤振和弛振那样具有门激和发散的性 质，没有造成桥梁的空气动力失稳而风毁的危险，而是一种限幅振动，但由于发生抖振 响应的风速低，频率大，而且会使杆件的接头或支座等构造细节发生局部疲劳。过大的 抖振响应还会危及行车的安全。涡激振动虽然也带有自激性质，但它和颠振或驰振的发 散性振动现象不同，其振动响应是一种强迫型的限幅振动，因而具有双
重性。
3梁桥的固有振动
固有振动反映振动系统的I司有特性，是研究一切振动问题的基础。所谓固有振动是 指弹性系统在没有外部动力的作用下形戚的振动。例如给系统以一个突然的冲击，则当 冲击消失后，系统就在弹性力和惯性力的作用下以其固有频率和相应的固有振型进行往 复的固有振动。此时，系统的动能和位能反复交换。若存在阻尼，固有振动将随时间衰 减。对于能量不会散逸的所谓保守系统，则在理论上固有振动将会无限地延续下去.
2. 2. 6风荷载计算要素
风对桥梁的作用是一个十分复杂的现象，它受风的白然特性、结构的动力性能“及风 与结构的相互作用三方面的制约。而结构在风载作用下的破坏原因主要有两方而： 风压所形成的静力作用引起的破坏。结构在风的静力作用下有可能发生强度问题或稳定 问题，作为强度问题.主要是阻力引起的侧向倾覆。风绕过桥梁时产生复杂的具有旋祸 和分离特性的作用力（空气力），引起桥梁的振动而造成的破坏。
大跨预应力混凝土薄壁柔性墩刚构桥在成桥运营阶段其刚度较大，具有较强的抗风能 力，然而在最大双悬臂阶段由于桥墩较柔、刚度较低，在风荷载作用下将在柔性墩的根 部产生较大的内力。对大跨柔性桥梁结构，在风荷载作用下的内力一般由两部分组成: 一是半均风作用下在结构巾的静风内力，二是由于风的紊流成份诱发结构抖振而产生的 动内力。静风内力是基于桥梁设计基本风速之上的，该风速定义为lOinin ￥均风速：动 风内力是在考虑脉动风的空间相关和动力特征以及结构的振动特性、气动阻尼、气动刚 度和气动导流等因素之后，可采用以下方法得到：①通过风洞试验百接测量：②通过时 域和频率的抖振分析。
2.3有关ANSYS建模的读书心得
随着社会经济和科学技术的快速发展,桥梁的跨径、桥面宽度和承载能力在不断地 增长，桥梁的计算、分析和施工方法也在F1趋复杂。以有限元理论为基础的大型计算软 件在桥梁工程中得到了越来越广泛的应用。近年来.ANSYS软件不断吸取新的计算方法 和计算技术，随着交互方式的加入，大大简化了模型的生成和结果的评价，目前ANSYS 已成为桥梁结构设计分析的常用软件。直观方便快捷和有效的建模技术，是ANSYS得 到广泛应用的重要原因之一。
在计算机高速发展、有限元理论及软件的逐步完善的前提下，ANSYS在桥梁工程 仿真分析中的应用可以替代一些费用昂贵的实验，同时节省大量的人力和时间，其优势 显而易见。鉴于课题屮需要进行有限兀分析，前期也学习了《有限兀基础》《imsys结构 分析课程》，因而需要进行熟练的运用ANSYS软件进行受力分析。
这部分阅读了两本相关的书籍。万水系列ANSYS丛书《ANSYS结构有限元高级 分析方法与范例应用》和葛俊颖编写的《基T- ANSYS的桥梁结构分析》。结合两本书的 内容，选择所需要的部分，进行简单的心得报告撰写。
2. 3. 1单元的选择
ANSYS有丰富的单元库，单元类型很多，应用范I制很广选择单元时必须弄清楚其适 用
范围.由于实桥变截而形式复杂，板壳单元截面实参数能更好地反映出截而特性。而 且根据分析要求,shell63板壳单元可以承受而内荷载和法向荷载，在变形前垂直于中而的 法线变形后仍垂直于中而，并且同时能够考虑薄膜力和弯曲弯形，所以综合考虑应选择 shell63单元來模拟箱梁的顶板、腹板、和底板。由于LINK10单?元独一无二的双线性 刚度矩阵特性使其成为一个轴向仅受拉或仅受斥杆单元，使用只受拉选项时，如果单元 受压，刚度就消失，所以用此单元模拟预应力钢绞线的松弛，符合实例的分析要求，所以 预应力筋选择LINK10单元。
2. 3.2定义截面参数
根据箱梁变截面的特点，需要定义一些数组，利用这些数组來存储不同截面的结构 信息。通过对数组数据的调用，来反映模型不同截面结构特征，如上顶板厚度数组、下顶 板厚度数组、腹板厚度数组、翼缘板厚度数组等。
2. 3. 3关键点的操作
在ANSYS中，关键点(Keypoints)是构造儿何模型的基石，通过在当前激活的坐标系 下建
立一系列关键点，继而就可建立起我们所期望的线、面、体等各种形状的儿何模型。 在关键点的操作过程中应尽帚利用关键点之间的坐标关系，找出相应的数值关系，以达 到简化的目的。
2. 3.4板面的生成
用命令a将关键点按顺序连接起來构成四边形平面即板单元的四条边，逐一生成上 顶板、上顶板加掖、腹板与翼缘板连接处、翼缘板、腹板、底板、底板加掖、底板与腹 板连接处等板面，并用命令r定义板单元的厚度实常数和用命令羽tt赋予各单.元材料码、 实常数编码和单元类型编码。在生成板面过程中由于关键点过多，逐一连接板面所生成的 命令条数会很多，命令流的输入会很繁琐，可用(? do,Enddo)循环命令进行简化。
2. 3.5网格划分
划分网格是建立有限元模型的一个重耍环节,要求考虑的问题较多，需要的工作量较 大，网格划分的输入，占到有限元分析的工作量的一半以上，而且所划分的网格形式对计 算精度和计算规模将产生直接影响。网格较少时增加网格数最可以使计算精度明显提高， 而计算时间不会有大的增加。当网格数量增加到一定程度后,在继续增加网格时精度提高 英微，而计算吋间却有大幅度增加，所以应注意增加网格的经济性。
2. 3.6预应力钢筋布置
按照顶板、底板和腹板预应力筋布置的实际情况，将钢筋进行集束合并。合并根据 不同位置不同处理，由于顶板束不存在上弯和下弯,可以根据支座中心处钢筋数量进行 简化，考虑到钢筋与混凝土的耦合要求，应力求使简化后的钢筋距离尽可能地远一些，最 后将支座处上顶板束合并。
2. 3.7进行受力分析
施加风荷载对分好网的模型进行静力分析和模态分析，输出所盂耍的受力分析结果, 基本完成了本次ANSYS分析的全过程。
第3章总结
毕业论文题目是《高墩大跨连续梁桥在风荷载作用下的受力分析》，其中主要的关 键词有
三个：高墩大跨连续梁桥，风荷载，受力分析。所以我做的材料积累就朝着这三 个方向去做，分别去阅读相关的书籍和文献。以上就是阅读这些文献所获得知识和自己 所需要的内容，其中有些内容过于繁杂就略过了，只截取了部分。
在文献收集的过程中感受到了白己知识的不足，外面世界的广阔，需要获得更加贴 切的感受就要不断的阅读书籍，书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。希望这些材料的积 累能为自己的毕业论文提供帮助，门己也会加油去完成大学这项最后的也是最有意义的 任务。
感谢青春的时光，感谢岁月留下的回忆。
02-工程力学-毕业实习报告 - 图文
