大跨越钢管塔双平臂抱杆的风致响应

基于风洞高频天平测力试验,获取抱杆结构在不同风向角和平臂姿态条件下的体型系数;建立施工全过程中典型工况下双平臂抱杆有限元模型,计算得到抱杆结构在多种施工工况和不同风向下的动力时程响应和风振系数,并与高耸结构设计规范的风振系数取值进行比较分析. 结果表明,对于抱杆杆身部分,基于时程分析的风振系数结果沿高度变化规律比规范风振系数更加复杂;对于第一道腰环拉索以上部分,即抱杆顶部悬臂部分,规范给出的风振系数较为保守,显著大于时程分析方法风振系数. 对于抗风最不利工况,抱杆顶部在0°和45°风向角下的时程风振系数分别达到3.05,2.24（45°x向）和2.28（45°y向）.     

影响不对称支撑圆形钢天线风致疲劳寿命的因素

在求得结构不同风向、风速下风致响应以及结构所在位置处的风速风向联合分布函数的基础上,基于经典的疲劳累积损伤理论,对一实际不对称支撑圆形截面钢结构进行风致疲劳寿命估计。通过实例分析的结果,讨论了风向、结构表面粗糙度、涡激共振以及平均风速等重要因素对结构风致疲劳寿命的影响。计算结果表明：1）风向对结构的风致疲劳累积损伤影响较大,在出现概率大的风向区间内造成的疲劳累积损伤较大;2）结构表面粗糙度对结构的风致疲劳寿命影响也较大,疲劳寿命随着表面粗糙度的增加而减小;3）涡激共振对结构的疲劳寿命有一定的影响,在计算结构的风致疲劳寿命时,不应该忽略涡激共振的影响;4）平均风荷载对结构的风致疲劳寿命影响较小。     

上海东方体育中心综合体育馆屋盖结构风振分析

在屋盖同步风洞试验测量的基础上,采用CQC法对上海东方体育中心综合体育馆大跨屋盖进行了较为准确的空间风振分析。分析了多个复杂空间振型对有代表性节点的动位移根方差的影响,得到本体育馆的最大参振振型为30阶;考虑了两种荷载组合工况,比较了工况1、工况2和自重作用下屋盖结构的节点位移和基底反力,工况1作用下的节点位移和基底反力最大,工况2作用下的相应结果最小;最后给出了5个不利风向下的位移风振系数,可供参考。     

风荷载的非高斯性对风机结构疲劳损伤的影响

为分析非高斯风荷载作用下风机结构的疲劳寿命,在穿越模型基础上,根据Monte Carlo模拟生成某典型风机正常风速条件下,高斯、非高斯硬化和软化3种风场的风速时程,用于分析风场的非高斯性对风机结构疲劳损伤的影响.由叶片的气动模型和多体动力,计算出风机的动力响应,并对响应的时域特性进行分析.基于线性损伤累积和线性裂纹扩展理论,对裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命进行详细讨论.结果表明:不同概率特性风场作用下风机动力响应的最大值有所不同,且风机响应的非高斯性较风场的非高斯性减弱;在年平均风速较小地区,风场的非高斯性对风机疲劳寿命影响较小;但随着年平均风速的增大,非高斯性对疲劳寿命的影响显著增大,当年平均风速为7 m/s和9 m/s时,相较于高斯风场,软化过程的裂纹形成寿命减小约10%.因此,在年平均风速较大地区,需要考虑风场的软化特性对风机结构疲劳损伤的影响.     

桥梁风工程研究的若干新进展

介绍我们近年来结合桥梁抗风实际需要的4项研究成果。(1)桥梁节段模型强迫振动风洞实验方法与相应的颤振导数时域识别法与频域识别法,用同一批实验数据作了两种方法的对比研究。频域法自身包含有滤波过程,因而抗干扰能力强,识别的颤振导数曲线平顺光滑;时域法的定解方程对信号相位差较敏感,易受杂波干扰导致结果漂移或波动。(2)以佛山平胜大桥为工程背景,研究了上下行车道主梁相互独立并行带来的双幅桥面的气动干扰及串列双主缆的气动干扰问题。(3)拉索风雨振现场观测与振动控制研究。在岳阳洞庭湖大桥建立了风雨振观测系统,并连续四年进行了长时间现场观测,在风速、风向、雨量等参数对风雨振的影响规律与拉索风雨振振动形态方面有新的发现。开发了一套磁流变式拉索减振新技术,并已于2002年在岳阳洞庭湖大桥全桥实施,三年来显示了良好的减振效果。(4)针对城市桥梁磁流变减振系统的低压供电线路最易受到人为的破坏的问题,设计开发了一种永磁调节装配式磁流变阻尼器(PMAA-MR),并将其成功应用于长沙洪山大桥的拉索减振。     

Axlebox accelerations: Their acquisition and time–frequency characterisation for railway track monitoring purposes

Railway track maintenance is becoming a real challenge for Railway Engineers due to the need of meeting increasingly high quality requirements by means of cost-effective procedures. Frequently, this can be only achieved by implementing some technological developments from other fields into the railway sector, such as Digital Signal Processing. Indeed, the present work delves into data acquisition and processing techniques in order to enhance track surveying processes. For this purpose, run tests on the Metropolitan Rail Network of Valencia (Spain) were carried out, and axlebox accelerations were gathered and analysed in different ways. The results determined the optimal sampling and filtering frequencies as well as the location of accelerometers along the train. Furthermore, by means of spectral analysis and time–frequency representations, diverse track defects, track singularities and vibration modes can be clearly identified. It is shown how, with a Hamming time window of 0.5 s and an overlapping of 95%, a wide set of track defects can be detected, without the need of complementary analyses. These values yield the best results as they are a good compromise between time and frequency resolution and allow for appropriate pattern recognition of the corresponding track singularities and resonant frequencies.     

Large-eddy simulation of wind effects on a super-tall building in urban environment conditions

A combined study of large-eddy simulation (LES), wind tunnel testing and full-scale measurement is conducted for the evaluation of wind effects on a super-tall building in a complex urban area. To validate the numerical simulations, the wind tunnel experiments including synchronous multi-pressure and high-frequency force balance model tests are conducted in a boundary layer wind tunnel laboratory. The numerical predictions are then compared with the experimental results, demonstrating that the LES can provide comparable predictions of the wind effects on the super-tall building. Furthermore, the cross-validation of the predicted displacement responses by the LES against the wind tunnel and full-scale measurements are presented and the agreement among them is reasonably good. The main objective of this study is to explore an effective numerical approach for the accurate estimation of wind effects on tall buildings in urban environment conditions and promote the practical use of the LES in the wind-resistant design of complex structures.     

基于完全气动弹性模型的冷却塔风致响应风洞试验研究

风荷载是冷却塔设计的控制荷载,完全气动弹性模型风洞试验是研究其风致响应的有效途径。基于此,推导了冷却塔完全气动弹性模型相似关系并用有限元分析方法予以验证,据此相似关系设计并制作了某核电站200m高超大型冷却塔的1∶400完全气动弹性模型,并在风洞中模拟的B类风场对其风致响应进行测试,试验前对模型的动力特性进行检验。试验结果表明：完全气动弹性模型能较为精确模拟冷却塔结构的质量、刚度和阻尼相似;迎风面的风致变形较大,而其中又以喉部附近最大;背景响应占总响应的主导地位,动力放大效应不明显;风振系数值随高度的增加而减小,各控制点风振系数均值略小于DL/T 5339-2006《火力发电厂水工设计规范》规定值。     

基于模态叠加的复合材料烟囱风致振动响应分析

玻璃钢复合材料烟囱重量轻且具有良好的耐腐蚀性,它与钢外筒一起组成一种内外结合的新型复合材料烟囱结构,但在最新颁布的《烟囱设计规范》中没有涉及,目前没有该种结构的设计标准。由于钢外筒与玻璃钢内筒刚度的差异,造成计算与设计的困难。而风载是烟囱等高耸结构的主要载荷之一,其响应是结构设计的主要依据。建立了钢-玻璃钢内外筒结构的精细有限元模型,应用模态叠加法,针对这种新型烟囱在顺风向脉动风作用下的响应进行了分析,得到了烟囱结构的随机振动响应,为这种新型复合材料烟囱结构的抗风设计提出了有效的方法。     

基于风洞试验的苏通大跨越输电塔风振系数研究

苏通大跨越输电塔的结构形式有别于普通的钢结构杆塔,其塔身下部结构采用钢管混凝土、上部结构采用钢管,质量突变大,主要受风荷载控制,并且塔高超出GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的梯度风高度限制。为此,采用气动弹性模型和刚性模型的边界层风洞试验确定苏通大跨越输电塔的风致响应和气动力,基于试验数据计算不同风向角下的惯性力风振系数、位移风振系数和有效荷载风振系数,并进行对比。并通过有限元分析梯度风高度对惯性力风振系数的影响,同时将有限元分析得到的风振系数分布和加权值与DL/T 5154的风振系数规定作比较。结果表明：上述3种风振系数分布规律并不相同,由其分别确定的等效位移接近于试验值;考虑梯度风高度后,风振系数变小,分布形状影响小;苏通大跨越输电塔的惯性力风振系数加权值小于1.6,且风振系数由下到上不是单调增大。