平均风与气弹效应一体化的桥梁非线性后颤振分析

提出了一种一体化考虑平均风效应与非线性气弹效应的桥梁后颤振时域数值算法。引入多阶段阶跃函数的概念来描述断面不同运动振幅状态下的气弹性能,即模拟了随振幅演变的非线性气弹效应。后颤振时域算法的实现需要解决两大基本问题:不同阶段的阶跃函数之间的平滑切换以及平均风效应与气弹效应之间的有效融合。为了避免不同阶段阶跃函数突然切换所引起的非物理瞬态响应,采取了平行激励的求解策略,即所有阶段的阶跃函数同时并独立地参与气动自激力的计算,得到各个阶段对应的气动自激力,任意时刻的气动自激力则通过对某相邻的两个阶段的气动自激力进行插值得到。此外,引入伪稳态效应分离法,解决了平均风荷载与气弹效应之间的不相容问题。数值算例分析表明,提出的数值算法成功地实现了一体化考虑平均风效应与非线性气弹效应的时域分析,也为大跨度桥梁的非线性后颤振性能及强健性分析提供了理论基础与求解思路。