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。     

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%。     

悬索桥跨径的空气动力极限

桥梁建设已经进入了一个建造跨海大桥的新时代。在跨海大桥工程的可行性研究中存在许多技术方面的挑战 ,对于桥梁设计者来说 ,超大跨径悬索桥的气动稳定问题始终是必须十分关注的问题。本文首先研究超大跨径悬索桥的技术可行性及潜在的要求 ,然后讨论各种气动措施的性能 ,其中包括缆索系统的调整、中央开槽方案、垂直及水平稳定板以及振动控制措施等。从技术及航运要求出发 ,设计了一个接近极限跨径的主跨为5 0 0 0m的悬索桥方案 ,以此为基础研究并阐述解决其空气静动力稳定性的方法     

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。     

Wavelet_Huang和Hilbert_Huang方法用于非高斯风压信号分析的比较研究

非高斯风压时程具有间歇性的大脉冲信号和不对称性,传统的傅里叶变换无法得到信号的频谱特性随时间的变化过程,也不能识别出不同频段处信号的变异性。采用一种结合经验模式分解(EMD)和小波变换(WaveletTransform)的方法(简称WHT)对非高斯风压信号进行时-频-谱联合特性分析,随后讨论了不同频段处信号的奇异性、冲击性和分辨率;并和Hilbert_Huang变换(简称HHT)分析的结果进行对比。两种方法处理非高斯信号都能很好地提取信号的主要特征和分解、重构;由于小波基尺度有限并受到测不准原理的限制,WHT方法得到的小波谱的能量在频率范围内分布较宽,而HHT方法得到的Hilbert能量谱大多都集中在有限的能量谱线上;WHT方法进行不同频段处信号的变异性检测是对EMD分解得到的IMF分量进行小波分解,其更能反映原始数据的固有特性,在任意感兴趣的频段捕捉到信号的局部特征。研究结果表明,HHT方法可以更好地进行非高斯信号的谱特性分析,而WHT方法在信号的分解、重构和变异性检测时效果更好。     

现行规范中双曲壳体冷却塔静风局部稳定公式来源

介绍了《工业循环水冷却设计规范》(GB/T50102—2003)和《火力发电厂水工设计规范》(DL/T5339—2006)中冷却塔静风局部稳定检算方法——屈曲临界应力状态的公式来源、试验背景以及参数取值原则等,便于设计研究人员正确理解和应用局部稳定检算公式。根据Mungan针对圆柱壳、双曲壳以及加劲双曲壳的一系列试验及与其他国家规范的比较,指出了现行规范中相关条款的缺陷,为规范条款的修订和完善提供了参考。     

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...     

超大型排烟冷却塔强度及稳定性能分析

对超大型排烟冷却塔进行风荷载、重力和烟道临时施工荷载组合工况下的数值分析。研究发现:风载作用下开孔与否对塔筒喉部峰值应力影响较小,但对应力集中现象有较大影响,开孔边缘的应力峰值增幅较大;孔洞边缘的局部稳定性安全因子远低于未开孔下的数值,开孔附近塔筒局部稳定性为排烟冷却塔的结构设计控制因素;针对该问题提出了增加局部壁厚和增设封闭肋梁两种加固方案,并综合比较了两种方案的加固效果。     

超大型排烟冷却塔强度及稳定性能分析

对超大型排烟冷却塔进行风荷载、重力和烟道临时施工荷载组合工况下的数值分析。研究发现:风载作用下开孔与否对塔筒喉部峰值应力影响较小,但对应力集中现象有较大影响,开孔边缘的应力峰值增幅较大;孔洞边缘的局部稳定性安全因子远低于未开孔下的数值,开孔附近塔筒局部稳定性为排烟冷却塔的结构设计控制因素;针对该问题提出了增加局部壁厚和增设封闭肋梁两种加固方案,并综合比较了两种方案的加固效果。     

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.