钢桁拱肋三分力系数及涡振性能风洞试验研究

以国内某大跨度公路钢桁拱桥为研究背景,对钢桁拱肋静力风荷载及涡振性能进行了研究。通过节段模型风洞试验,测试了该桥1/4跨、1/2跨处拱肋截面三分力系数及其涡振性能,研究了三分力系数沿拱肋高度的变化规律;基于试验结果,推导了阻力系数沿拱肋高度变化的经验公式,计算了1/4跨、1/2跨处拱肋截面的斯托罗哈数。结果表明:钢桁拱肋的三分力系数受风攻角影响较小,其中升力系数、升力矩系数基本不随高度变化,阻力系数沿高度的变化规律可近似使用指数函数描述;钢桁拱肋的涡振性能良好,不同风攻角下的斯托罗哈数均较小、涡振发生风速较高,涡振性能受阻尼比的影响较大。     

钝角风嘴箱梁涡振性能及其气动控制措施研究

某大跨度钢箱梁市政悬索桥主梁风嘴短而钝,箱梁底部有检修车轨道,主梁竖向及扭转涡振明显。文章基于1∶50节段模型风洞试验,结合计算流体动力学(CFD)数值模拟,以均匀来流为风洞试验条件,研究了栏杆、导流板和风嘴等对主梁涡振性能的影响,并提出了最优方案。研究表明,风攻角的变化会使涡振锁定风速和振幅均产生变化;栏杆隔三封一能有效地抑制主梁涡振,但可能会影响市政桥梁的美观;加设小风嘴有利于减小甚至消除涡振,且其施工简单,便于工程应用。     

风嘴对流线形钢箱梁涡振性能影响试验和CFD研究

为了研究风嘴对流线形钢箱梁涡振性能的影响，以顺德斜拉桥为工程背景，通过节段模型测振风洞试验研究流线形钢箱梁涡振性能，研究发现：原设计断面在成桥状态出现超过规范限值的竖弯涡振和扭转涡振；为提高风洞模型试验效率，首先采用CFD的方法分析了62°、50°和40°风嘴对断面流场特性的影响，结果表明小角度风嘴可以进一步强化断面流线形、降低迎风侧的负压力并改变断面漩涡的规模和位置。随后通过主梁节段模型风洞试验验证了40°风嘴的气动优化措施能较好地消减涡振，该研究可为流线形钢箱梁涡振性能研究提供参考。     

外倾式拱桥吊杆及临时支架施工顺序优化

江西省南昌市艾溪湖大桥主桥为外倾式拱肋的系杆拱桥.连接拱肋和主梁的吊杆和支撑拱肋的临时支架有多种施工顺序.采用空间有限元模型详细计算分析了不同吊杆张拉顺序以及拱肋临时支架拆除顺序下的拱桥结构受力情况,分析了吊杆和临时支架不同施工顺序对结构受力的影响情况,得到了较优的施工方法,对此类桥梁施工具有较大的参考价值.     

大跨钢箱拱-波形钢-桁架组合梁拱桥抗风性能

为研究深圳后海公园跨湖大桥采用的钢箱拱-波形钢-桁架组合梁拱桥的抗风性能,在保证弗劳德数、柯西数和密度等相似的前提下,按照1∶100的比例设计制作了全桥气弹性试验模型,拱肋和主梁采用钢骨架实现刚度相似,通过外包ABS外衣实现几何相似,通过配重实现质量相似,用定制弹簧模拟吊杆的刚度,采用有限元计算验证了试验模型与实桥动力特性的吻合程度。然后进行了C类地貌及均匀流场中全桥气弹性模型风洞试验,实测了不同风偏角(0°,30°,60°,90°)和不同风攻角(-3°,0°,3°)下拱肋和主梁的加速度响应。结果表明:风偏角对拱肋和主梁加速度影响显著,风偏角越大,加速度响应越低;风攻角对拱肋和主梁的加速度响应影响不大;湍流未见涡激共振现象,而均匀流场时拱肋和主梁出现了涡激共振;试验风速超过《公路桥梁抗风设计规范》计算得到的颤振临界风速,未出现颤振。     

宁波市湾头大桥拱肋弦杆制孔工艺

宁波市湾头大桥主桥是3跨连续钢桁架拱桥,主桥拱肋由2片桁架和6道风撑组成,桥面系为采用主梁、横梁、纵梁的框架结构体系。拱肋杆件的曲线线形、构件之间连接关系复杂、部分构件超高、超宽、超长等是该桥的主要特点和难点。针对宁波市湾头大桥的结构特点,对拱肋上下弦杆在制造过程中合理采用杆件整体划线制孔、以直代曲等工艺,解决单个拱肋杆件孔群精度以及整个曲线拱线形等难题,取得良好效果。     

下承式钢箱系杆拱桥结构设计分析

下承式系杆拱桥采用钢箱梁桥面系及箱型拱肋是目前桥梁建设发展的趋势。文章结合新建的主跨径为145 m的某大桥工程实例,介绍了钢箱梁系杆拱桥的设计,包括桥梁总体设计及主梁、主拱、吊杆等结构设计。利用midas有限元分析软件对主桥结构进行了静力计算及疲劳验算,并简要介绍了主桥的施工步骤,可为类似桥梁工程的建设提供参考。     

基于CFD的高速铁路混凝土箱梁气动特性研究

我国高速铁路正在迅速发展,其抗风性能是安全性的影响因素。为研究高速铁路混凝土箱梁的气动特性,文章以我国铁道部门通用的标准跨度为32 m、时速为250 km/h的无砟轨道简支箱梁作为研究对象,采用CFD数值模拟的方法计算了主梁在不同风攻角来流作用下的三分力系数,并计算斯托罗哈数来评价主梁的涡振性能。研究结果表明:随着风攻角的增大,升力系数逐渐增大,阻力系数先减小再增大,力矩系数始终在0左右徘徊。主梁的斯托罗哈数不受风速影响。     

桁式拱肋钢主梁无推力拱桥施工技术研究

国泰桥采用桁式拱肋钢主梁三跨中承式拱梁组合桥形式.文中通过对桥梁结构系统完整的分析及桁式拱肋结构施工影响参数的研究建立了桁式拱肋结构施工模式,提出了科学合理的桁式拱肋结构支架搭设的施工工艺.     

挑臂式钢箱梁抗风性能研究

公铁平层合建桥梁主梁采用挑臂式钢箱梁形式可使结构轻盈美观,经济性好。文章为某座采用该种形式主梁的公铁平层合建斜拉桥的抗风性能,对其开展风洞试验研究。利用有限元软件ANSYS建立该桥的有限元模型计算其动力特性,并按照1:75几何缩尺比制作主梁标准节段模型进行风洞试验。试验结果表明该桥驰振、颤振和涡激共振稳定性满足规范要求,建议使用阻尼器或气动控制措施进一步控制扭转涡振振幅以保证列车运行的安全性。     

大跨度连续刚构桥钝化主梁气动特性数值分析

以某大跨度连续刚构桥为工程背景,基于CFD商用软件FLUENT,对该桥主梁5个典型截面进行了定常与非定常计算,得到了不同工况下截面的三分力系数以及升力系数功率谱曲线.进一步讨论了钝化主梁截面静力及动力风荷载随梁高及攻角变化的规律,分析了FLUENT软件定常和非定常分析产生差异的原因,对比了成桥及施工状态主梁截面气动特性的差异,发展了一种基于非定常所得气动力时程判断结构涡振性能的方法.研究结论对实际工程具有一定的指导意义.     

大跨度中承式拱桥节段模型风洞试验

风致振动是大跨度中承式拱桥设计的主要控制因素之一，本文介绍了重庆菜园坝长江大桥风洞主桥节段模型静力三分力试验以及节段模型动态试验的主要内容及相应的结果，介绍了由于双拱干扰下的主拱静力三分力试验和涡振试验及其结论．试验表明，桥梁主桥具有良好的气动稳定性，主拱在风载下受力极为复杂。由于前榀拱尾流的影响，后拱阻力系数起伏较大。当两榀拱相距较近时，后拱的阻力系数为负数，随着间距的增大逐渐增大。试验结果将为大桥的抖振、涡振以及颤振分析提供依据。     

大跨度钢箱-混凝土组合系杆拱桥设计

泸溪武水大桥为大跨度钢箱-混凝土组合系杆拱桥,主拱采用钢箱-混凝土组合拱,主梁采用钢管混凝土桁腹与混凝土桥面组合梁。钢箱拱肋的拱脚节段部分采用钢箱内灌注混凝土组合结构、拱肋其他节段部分采用内空钢箱结构。桥梁设计根据组合琴拱桥理论,合理调整拱轴线,改变拱肋截面大小,拱圈灌注混凝土,可减小拱脚水平推力、节省水平系杆;充分发挥组合材料的力学性能,增加拱肋刚度,增强主拱横向稳定性;提高截面的结构效率,有效减轻桥梁自重,提高桥梁结构耐久性。该桥方案设计实现了大跨度异型拱桥力学与美学的统一。针对大跨度拱桥水平推力、横向稳定、施工安装3大关键技术难题,提出新的解决思路和技术方法。对于主桥结构采用MIDAS/Civil空间有限元分析程序进行分析,结果表明:结构整体刚度好、结构稳定性好。     

关于湖州日月大桥的设计介绍

湖州日月大桥主桥为83M下承式四榀提篮式系杆拱,桥宽32M。该桥上部结构由直拱肋、主系梁和直吊杆构成的主要纵向受力体系以及连接于端横梁的斜拱肋、次系梁和斜吊杆构成的辅助纵向受力体系组成,形成一个空间协同受力体系。本文介绍该桥的总体设计,主桥各部分构造、总体计算以及有关结构受力特点。     

系杆拱特大桥拱肋安装工艺

青县县城运河特大桥采用主桥+两侧装饰性系杆拱结构。其中的主拱肋施工分三阶段进行,拱肋两端在浇筑拱脚混凝土时预埋,中段由工厂加工完成后借助吊车安装。拱肋安装的关键环节包括临时加劲骨架、吊车布设、拱肋连接、套管定位等。     

拱桥宽箱钢主梁受力特性研究

南昌市艾溪湖大桥主桥为全钢结构的外倾式拱肋系杆拱桥,其钢梁最大宽度达到了73 m。以该工程为研究对象,采用板壳有限元模型详细模拟了钢主梁各板件。计算分析了不同荷载工况下的拱桥受力情况,得到了宽钢箱主梁的应力分布规律。研究表明:同一截面处钢梁顶、底板的纵桥向应力分布在横桥向很不均匀,钢梁顶板的最大应力不均匀系数为1.89,底板的最大应力不均匀系数为1.73。对于宽跨比较大的拱桥,主梁的横桥向应力不容忽视,应采用复合应力判断结构受力的安全。     

上海长江大桥车桥系统节段模型涡激共振试验研究

涡激共振通常都在低风速发生,且涡激共振对断面形式的微小变化很敏感,因此有必要研究车辆对车桥系统涡激共振性能的影响。以上海长江大桥为背景,在同济大学土木工程防灾国家重点实验室TJ-1边界层风洞中进行了1∶60缩尺模型试验,开展了桥面无车状态、桥面有车状态下的两种断面形式以及0°、 3°和-3°三种风攻角共6个试验工况节段模型涡激共振试验研究,并将模型试验结果经过振型修正换算到实桥。试验结果表明:桥面有车状态下的竖弯涡振和扭转涡振中分别伴有相同频率的扭转振动和竖弯振动;桥面有车状态的竖弯涡振和扭转涡振幅值明显比桥面无车状态大;桥面有车状态下的涡振锁定风速区间比桥面无车状态下提前。可见车辆明显改变了主梁的气动外形,且无论从振幅还是振动形态方面考虑,车辆对车桥系统的涡激共振影响是不可忽视的。     

佛山东平大桥主桥拱肋拼装方案比选

对东平大桥主桥拱肋拼装的施工方案进行了介绍和分析,基于本桥的特殊结构和复杂的地理、地形及地质条件,主桥拱肋卧拼吊塔竖转施工方案的选定和成功实施,为钢箱拱协作体系自锚式拱桥的施工提供了一些经验和参考.     

大跨度城市轨道交通斜拉桥主梁气动特性CFD研究

以某大跨度斜拉桥为背景,采用大型商用软件CFD进行数值风洞模拟,得到了斜拉桥主梁截面三种形式的气动特性参数,即三分力系数、车桥组合下的三分力系数以及颤振导数,讨论了其随攻角和风速变化的规律及原因,考查了车辆存在对主梁断面气动特性的影响,并进一步由升力系数功率谱曲线分析了主梁的涡振性能,通过三种主梁截面的气动特性对比研究,可进一步对主梁截面进行优化设计,所得结论对大跨高墩轨道交通斜拉桥的主梁截面形式选取具有一定指导意义。     

雁盐黄河大桥结构分析

对雁盐黄河大桥成桥状态进行了结构分析,并采用SAP有限元分析程序,利用虚功原理方法计算了主拱肋及副拱肋控制截面的内力影响面,绘制了主拱控制截面的内力包络图,同时在桥梁横向计算中考虑横向预应力及人群活载的效应,对主桥控制截面进行了成桥状态各种分析和验算,以供参考。