用于大位移情形的杆系结构虚功原理

通过典型示例揭示了传统杆系结构虚功原理在“微小位移”假定下,忽略挠度的一阶导数,用二阶导数代替曲率,造成的近似计算的假象,以及引起的概念上的混乱. 论证了虚功原理实质上是一组精确的数学恒等式,只是通过定义“力”和“位移”使其中每一项都赋予了虚功的物理意义,并不存在近似的问题. 提出了用截面转角的正切值定义截面的转动位移,并将虚功中力和位移的关系描述为力不随位移拖动的模式. 由此澄清了传统虚功原理可能引起的“近似计算,只适用于小位移”的假象,使虚功原理可以抛弃小位移假定,精确地适用于大位移情形.     

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.     

超大型冷却塔结构风振与地震作用影响比较

超大型冷却塔属于典型风及地震敏感结构,随着塔高的日益增大这两种作用成为设计的控制因素,为了研究这两种作用在不同部位的控制程度,对某超大型冷却塔进行风洞刚体测压和气弹测振试验,通过加载试验获得的塔筒表面风压分布模式和风振系数进行风载作用下结构响应计算,和冷却塔在七度地震作用下的响应进行比较.对比结果表明:环基和塔筒响应完全受风振控制,其在风载作用下的内力数值远大于地震作用下的数值,其中子午向和环向内力从塔底到塔顶逐渐变小,子午向和环向弯矩最大值均出现在塔筒的中部区域.两者对于人字柱的内力影响相差较小,和自重作用共同控制人字柱响应;采用振型分解法计算结构响应需要考虑前300阶的振型影响,而对于风振作用的频域分析只需考虑前30阶模态数即可满足.     

桥梁断面涡激振动气动效应特性识别

为获取桥梁断面涡激共振过程中的气动效应特性,提出一种基于风洞试验的气动效应特性识别方法,首先提出涡振系统总体阻尼及刚度瞬时特性识别方法,在此基础上提出从涡振系统总体阻尼及刚度中分离气动阻尼及气动刚度的方法.以一个开口断面风洞试验数据为例对该方法的准确性进行了验证,并对该断面涡振气动效应特性进行研究.结果表明:识别得到的系统总体阻尼比为零的等高线与结构涡振响应曲线能很好吻合,从而验证了该方法的准确性.在此基础上对涡振过程中作用于结构的气动阻尼及气动刚度特性进行了研究,获得了气动阻尼及刚度随结构振幅和约化风速的变化规律,可为后续理论模型研究提供参考.     

流场特征识别的无量纲时程深度学习方法

流场的特征直接影响结构的流致振动状态,对结构绕流流场的特征分析具有重要的研究意义。在中高雷诺数与不同流速的情况下,尾流中隐含的流场特征不同,传统数学物理方法很难对其特征进行提取与识别。该文提出了采用无量纲的物理量时程进行流场特征识别的深度学习方法,消除了不同来流速度的影响,仅通过时程的时变特征进行特征识别,扩大了特征识别方法的应用范围。采用两种不同深度学习模型对三种棱柱的尾流进行了特征提取与识别,通过比较可以发现：归一化的时程中仍包含不同形状物体所引起流场的关键特征,可用于流场的特征提取;使用归一化时程进行流场特征识别可降低模型训练难度,又提高了特征提取的精度,是一种流场特征提取的新方法。     

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。     

基于可调姿态气动翼板的大跨度#br# 悬索桥颤振主动抑振方法

针对传统被动气动措施难以满足超大跨度悬索桥颤振设防需求的问题,提出一种基于可调姿态气动翼板的颤振主动抑振方法。该方法首先基于Roger颤振自激力时域模型建立主梁 翼板动力系统的状态空间表达,并通过系统重构优化使该表达能更加合理、有效地反应翼板姿态调节机制。此后通过引入基于主梁 翼板系统振幅控制权重的线性二次型指标,建立从桥梁振动状态监测到翼板姿态控制的颤振稳定性实时调节方法。为验证该方法的有效性和鲁棒性,研发针对桥梁节段模型风洞试验的反馈控制系统。研究发现,作用于两侧翼板上的反相气动升力在翼板间距的放大作用下形成的力偶是颤振控制力的主要成分,当迎风侧翼板振动相位滞后于主梁扭转振动约90°、背风侧翼板振动相位超前于主梁扭转振动约90°时有最优抑振效果;调节主梁控制权重至翼板控制权重的2倍时,可以提高颤振临界风速33%。     

桥梁工程：科学、技术和工程

桥梁工程学科包括科学研究、技术发开和工程建造。桥梁科学研究的最高目标是科学发现,发现客观存在的规律和问题必须站在前沿,近3年研判出的5项研究前沿和五项开发前沿值得思考;桥梁技术开发的最高目标是技术创新,创新主观需要的工具或方法,必须旨在增值,二次大战后60年以3项桥梁核心技术为代表的60项创新技术发挥了重要作用;桥梁工程建造的最高目标是工程创造,创造客观没有的结构或构件,这必须存在需求,新世纪20项IABSE杰出结构奖造就了18项工程创造和17项技术创新。桥梁工程的未来必然朝着长寿命、特大跨、超深水、多灾害、全信息和可持续等方向发展。     

大跨度桥梁抗风的技术挑战与精细化研究

以我国30年大跨度桥梁的快速发展为研究背景,对三种大跨度桥梁的抗风技术挑战进行了分析,着重探讨了悬索桥的颤振性能及其控制、斜拉桥风振性能与拉索风雨振和拱式桥涡激共振及其控制,并提出了特大桥梁风振精细化理论和方法.研究结果表明:悬索桥的颤振稳定性跨径上限约为1500 m,超过甚至接近这一上限时,必须采取措施改善加劲梁的抗...     

桥梁颤振概率性评价的随机有限元法

在桥梁的各种风振形式当中,颤振对桥梁的安全威胁最大,而在各种随机因素作用下的桥梁颤振概率性评价也受到了人们的重视。为了计算大跨度桥梁的颤振失效概率,推出了一种结合有限元分析和可靠度计算理论的随机有限元方法,考虑了质量、刚度、阻尼和颤振导数等随机因素对颤振临界风速的影响,并对我国第一座真正意义上的大跨度海上桥梁——东海大桥颗珠山斜拉桥进行了颤振可靠性分析。