分体式钢箱梁涡激振动控制试验

目的 以分体式钢箱梁断面为研究对象,研究涡激振动控制措施,提出一新型的控制涡激振种动的格栅板形式.方法 采用大尺度节段模型风洞试验,研究成桥状态该桥的涡激振动特性,并分析不同格栅板样式和空隙率对随风速变化的涡振振幅的影响.结果 中央开槽断面的涡振性能较差,成桥状态涡振最大振幅达31.2 cm,加设50%空隙率格栅板后,涡振的振幅降低到10 cm以下.格栅板是一种有效的控制涡激振动的措施,格栅板的空隙率越小,抑制涡振的效果越好.结论 空隙率相同时,顺桥向格栅和交叉格栅的抑振效果差不多,顺桥向格栅板抑制效果略好.     

大跨度分体箱梁桥梁涡振性能及其控制

因其相比传统闭口箱梁更为优越的颤振稳定性能,分体箱梁在大跨度桥梁建设中逐渐开始得到应用。以国内已建成的3座采用分体箱梁的大跨度桥梁为背景,通过大尺度节段模型风洞试验对分体箱梁的涡激共振性能进行研究,发现各断面均发生振幅较大的涡激共振。基于粒子图像测速技术的分析表明,在中央开槽处的大尺旋涡很可能是引起大幅度涡振的主要原因。为了解决分体箱梁桥梁的涡激共振问题,尝试和提出包括导流板、隔涡板和可调风障在内的多种气动控制措施,并比选出最佳控制方法。     

大跨悬索桥对称和非对称架梁施工颤振稳定性研究

对称架梁施工是现在悬索桥施工过程中最为广泛采用的加劲梁吊装方法,而非对称架梁施工,传统上被认为在加劲梁吊装阶段具有比对称架梁施工方法更好的颤振稳定性能.经过大量的悬索桥全桥气弹模型风洞试验和采用有限元方法进行动力特性分析,比较和评估对称与非对称两种架梁施工方法的气动表现性能.在全桥气弹模型的风洞试验中发现,采用对称架梁施工方法,在施工过程中会存在颤振稳定性最差的区间,并且这样的区间可能不止一个,而采用非对称架梁施工方法,固然在那些采用对称架梁施工时颤振稳定性较差的区间处提高了颤振稳定性能,但却在另一些施工区间中表现出比对称架梁施工更差的颤振稳定性能.用有限元方法进行分析表明,非对称架梁施工在某些施工阶段内虽然能提高结构的弯扭耦合颤振临界风速,但有可能因该区段过低的竖弯频率而引发结构竖弯振动发散的现象.     

桥塔自立状态下抗风性能的比较研究

首先介绍了桥塔的材料及其构造形式,列表说明了目前大跨度悬索桥以及斜拉桥在桥塔的材料、构造形式以及塔高等方面的选取;阐述了桥塔在自立状态下可能发生的风致振动,包括抖振、驰振以及涡激共振;分析了某大桥桥塔在自立状态下风洞模型试验的现象及其结果,并且与其他桥塔在自立状态下风洞模型试验结果相比较,根据它们各自材料与构造形式所决定的不同气动特性作出分析,得出了一些有意义的结论;最后提出有效的减振对策.     

对数律和指数律风剖面的差异分析及其对桥梁抗风性能评价的影响

现有的公路桥梁抗风设计采用指数律风速剖面来计算各个基准高度的平均风速,然而气象学实践和一些国家规范中早已采用对数律风速剖面,两种风速剖面在不同高度处的平均风速差异及其对桥梁抗风的影响应当值得关注。对比了不同地表粗糙类型下对数律模型和指数律模型在不同高度处的风速差异,并采用ANSYS有限元软件计算了实桥在风荷载下的位移和桥塔弯矩差异。结果表明,在地表粗糙度较大和离地高度较大时,对数律和指数律模型的风速差异较为明显,风荷载的差异对桥梁内力和位移造成的影响不可忽略。有必要进一步研究这两种风速剖面模型在高空处的准确性,以更好地指导桥梁的抗风设计。     

不同风嘴形式分体箱梁桥梁的静力风致稳定性能

作为大跨径以及超大跨径桥梁一种新兴的断面形式,分体箱梁可以改善空气动力性能和提高颤振临界风速,但是还需要保证其静力风致稳定性能, 研究了不同风嘴形式下分体箱梁的静力三分力系数和静力风致稳定性能随开槽率的演变规律。结果表明：两种风嘴形式分体箱梁的阻力系数随开槽率增加而 增大,采用断面实体宽度为无量纲化标准时断面升力系数绝对值会随开槽率的增加而增加,这与采用断面总宽为无量纲化标准时结果相反,升力矩系数绝对 值会随着开槽率的增加而减小,但这种规律性会受到风攻角的影响;风嘴对称性的变化仅改变断面阻力系数随开槽率的变化规律;两种计算模型下,对称风 嘴断面分体箱梁桥梁跨中的各向位移绝对值和静力风致失稳临界风速随开槽率的变化规律完全相反,而不对称风嘴断面的各向位移变化规律相似但也有区别 ;总体上对称风嘴断面的最低静力风致失稳临界风速要高于不对称风嘴断面;考虑结构刚度变化会使断面开槽后静力风致失稳临界风速随着开槽率的增加而 升高并超过不考虑刚度变化时的相应值,故对分体箱梁静力风致稳定性能分析时需要考虑开槽率不同带来的结构刚度变化。     

大跨径三塔双主跨斜拉桥非线性风致静力失稳分析

大跨径桥梁的风致静力失稳问题不容忽视.我国一座建成后将是世界上跨度最大的三塔双主跨斜拉桥的空气静力稳定性值得关注.依据大跨径桥梁非线性风致静力失稳分析理论,考虑荷载非线性与几何非线性,采用优化的增量与内外两重迭代相结合的方法对该桥的空气静力稳定性进行了分析.描述了该桥特殊的失稳形态,讨论了拉索、桥塔和辅助墩对其空气静力稳定性的影响及机理,并从风荷载与结构刚度的关系解释了该桥的风致静力失稳机理.     

H型断面周围流场的粒子图像测速试验及数值模拟

采用粒子图像设备PIV(Particle Image Velocimetry)进行了雷诺数为9×104的H断面的绕流试验,揭示了作用在H型断面上的旋涡演化过程.选取基于雷诺时均方法(Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations,RANS)的Realize k-e模型和三维大涡模型(3D-LES)这两种湍流模型进行了断面的绕流计算,并比较了数值计算结果与试验结果的差别.三维大涡模型能够充分地挖掘湍流信息,而Realize k-e模型的计算结果能够很好地体现旋涡的最主要特征,与试验结果吻合较好,在综合考虑计算的经济性和效率的前提下采用Realizek-e模型进行数值模拟能够满足工程应用的需求.     

箱梁表面的压力分布对颤振稳定性的影响EI北大核心CSCD

该文建立了箱梁表面压力与颤振导数之间的数学关系,探讨了表面压力的分布特性对箱梁颤振导数和颤振临界风速的影响。结合流固松耦合的计算方法,利用动网格技术模拟了箱梁的风致振动。采用分块分析方法研究了箱梁表面压力的局部特性对颤振导数以及系统振动能量的影响。研究结果表明:箱梁迎风侧风嘴附近的分布压力对模型振动的稳定性产生了不利的影响,而模型尾部的压力则有助于提高系统的颤振临界风速。当迎风侧的分布压力向模型尾部移动时,对箱梁颤振稳定性影响较大的颤振导数则会发生较显著的变化,箱梁的颤振临界风速也随之增加,因此断面迎风侧风嘴附近区域的分布压力对颤振导数和系统振动的稳定性影响最大。另外,迎风侧风嘴附近的区域也是振动系统吸收气动能量的主要部位,而箱梁尾部风嘴附近的区域则消耗系统的振动能量。箱梁表面压力与模型振动最大位移之间的相位差对颤振导数有较大影响,当相位差沿断面呈反对称分布,并使气动阻尼始终为负时,则有利于箱梁颤振的稳定性。     

索支承体系桥梁弯扭频率的敏感性分析

在对索支承体系桥梁主梁抗风研究中,弯扭频率在桥梁抗风实验中是十分重要的衡量桥梁动力性能的指标。本文主要以在建的上海长江大桥和西堠门大桥为背景工程,分析了引起索支承体系桥梁主梁质量、主梁刚度、计算索力、桥塔刚度变化的原因和幅度。并依据这些因素可能的变化幅度,重点研究了这两座有代表性桥梁弯扭频率对这些因素的敏感性。主要得出如下结论:主梁质量、主梁刚度的变化对索支承体系桥梁弯扭频率影响较大,计算索力、桥塔刚度的变化对索支承体系桥梁弯扭频率影响相对较小。