Π型叠合梁斜拉桥涡振性能及气动控制措施研究

为研究Π型开口截面主梁的涡振性能并提出合理性控制措施,以某跨海叠合梁斜拉桥为研究对象,进行一系列节段模型风洞试验。研究表明,Π型开口截面主梁在低风速下易发生涡激共振,且该桥涡振现象在阻尼比<1%以下范围内均存在;桥面防撞栏杆及检修道护栏采用圆截面形式有利于减小涡振振幅;改尖角度风嘴能显著抑制涡激共振,且风嘴角度越小控制效果越好;桥梁断面底部双主肋转角处设置水平隔流板能有效减小甚至消除涡激振动,在一定范围内增加板的悬挑宽度对控制效果有利。     

钢桥塔涡振气动控制措施研究

杭州之江大桥桥塔为曲线型钢桥塔,刚度与阻尼较小,桥塔自立状态出现涡振的可能性较大.为确定桥塔的涡振风速锁定区间及涡振振幅,进行了全塔气弹模型试验.试验结果显示,在横桥向来流的作用下,桥塔顺桥向涡振振幅过大,需要采取气动控制措施加以控制.试验中所采用的气动措施包括:在桥塔凹角处增加扰流栏杆、多孔角型扰流器和多孔扰流板等控制措施.进一步的试验结果显示,多孔扰流板的涡振控制效果显著,能有效降低涡振振幅,满足规范的限值要求.多孔扰流板的减振机理是其允许适量的气流穿过其孔洞,从而扰乱或削弱桥塔两侧角部有规律的旋涡脱落.     

大跨度变截面连续钢箱梁桥涡激振动线性分析法

涡激力沿主梁跨向具有偏相关性,基于Scanlan涡激力经验线性模型,假定涡激振动风速下,整个梁段涡脱频率锁定,提出适用于变截面连续梁桥的三维涡激力经验线性模型,从而建立节段模型与变截面梁实桥之间涡激振动幅值之间的关系。通过变截面梁几个典型位置截面的节段模型风洞试验,获得描述整个变截面主梁三维涡激力经验线性模型等效参数,实现对整个变截面连续梁桥涡激振动响应的评估。并通过某典型的三跨变截面连续钢箱梁桥涡激振动风洞试验,验证了理论的有效性。     

搭载给水管的宽幅流线型钢箱梁涡振性能及抑振措施研究

为研究给水管不同设置位置对宽幅流线型钢箱梁的涡振性能影响及涡振抑制措施,以某大跨度扁平钢箱梁斜拉桥为研究对象,制作缩尺比为1:50的钢箱梁刚性节段模型进行风洞试验和数值模拟计算。首先对比分析了风攻角为0°、±3°时,给水管设置在主梁风嘴内(Ⅰ型)和设置在桥面上(Ⅱ型)两种不同断面形式的主梁涡振特性;并采用数值模拟探究了给水管对主梁涡振性能影响的作用机理。其次,研究了结构阻尼比对Ⅰ型断面主梁涡振性能的影响;最后,通过试验测试了栏杆透风率、栏杆抑流板等气动措施对Ⅰ型断面主梁涡振性能的影响。试验结果表明：给水管是涡振敏感构件,对于Ⅰ型断面,风攻角为-3°时,主梁未出现涡振现象;风攻角为0°时,有小幅涡振响应;风攻角为+3°时,出现明显的涡振现象;Ⅱ型断面主梁无涡振现象发生。数值模拟结果显示,给水管放置在主梁外部可以有效降低上表面旋涡的尺寸,从而抑制涡振的产生。增大结构阻尼比可以有效抑制主梁的涡振;改变栏杆透风率抑振效果不明显;设置抑流板对抑振效果明显。     

一种基于Dynamo+Revit的变截面连续梁桥BIM建模方法

在revit中利用常规方法创建变截面连续连续梁桥,由于变截面连续梁桥的受力特点桥梁的梁高、腹板宽度、底板厚度存在变化,在建模过程中需要建立大量的族,且操作繁琐,流程复杂.Dynamo是功能十分强大和便捷的可视化编程软件.利用Dynamo+Revit的建模方法可以大大的提高建模效率及精度.     

大跨度箱形钢拱肋气弹模型涡振试验研究

通过风洞试验研究了大跨度矩形钢拱肋气弹模型在均匀流场和紊流场中3种攻角(-3°、0°、+3°)、多种偏角(0°～90°)条件下的涡振响应.研究结果表明:均匀流场中,发现了稳定的一阶反对称竖弯和对称竖弯涡振,紊流场中未发现明显稳定的涡振;均匀流场中,一阶反对称竖弯涡振振幅很小,风速较低,锁定区也很窄;一阶对称竖弯涡振振幅很大,风速较高,锁定区也很宽;1/4断面涡振振幅大于拱顶断面涡振振幅;可以认为当偏角大于10°时,矩形拱肋不会出现涡振.     

双幅连续梁桥钢箱梁涡激振动机理分析

对某双幅钢箱梁连续梁桥涡激振动进行风洞试验和数值模拟研究。基于二次开发UDF(user defined function)程序嵌入Fluent软件进行二维流固耦合分析,模拟了双幅桥梁断面的涡激振动;通过对比节段模型风洞试验及数值模拟结果,验证了数值模拟方法的可靠性,并从流场的角度直观分析双幅钢箱梁断面涡激振动机理。研究结果表明：上游幅主梁断面下表面的主涡与其背风侧的正压区的周期性变化诱发了上游幅主梁断面的竖向涡激振动;下游幅主梁断面上、下表面的旋涡交替作用于主梁断面并脱落,形成了周期性的作用,导致了下游幅主梁断面的竖向涡激共振;下游幅主梁断面上、下表面的旋涡分别在迎风侧栏杆与上游幅箱梁尾部、下游幅箱梁前端得到增强,导致了下游幅主梁断面的涡激振动的振幅大于上游幅主梁断面。研究结果为双幅桥梁或双钝体断面的涡激振动研究提供参考经验。     

平行多幅连续钢箱梁桥抗风性能研究EI北大核心CSCD

为研究平行多幅连续钢箱梁桥的抗风性能,以引江济淮工程G312合六叶公路桥(主跨180 m,并列四幅钢箱梁)为背景,对单幅和并列多幅桥的节段模型和全桥气弹模型进行风洞试验,分析单幅桥的气动性能,以及多幅桥之间的气动干扰效应对大桥成桥状态涡振和驰振性能的影响,并结合计算流体力学仿真分析探究了桥幅数量对并列多幅桥气动性能的影响机理。结果表明,并列多幅桥的气动稳定性受单幅桥气动性能、风攻角和桥幅数量等众多因素的影响。对于相同的风攻角,随着桥幅数量的变化,多幅桥的气动性能可在涡振、驰振和抖振等不同状态转变;3°风攻角下,并列双幅桥会发生大幅竖向涡振,其风速锁定区间和最大涡振振幅都明显大于单幅桥;并列三幅桥会发生驰振响应,驰振临界风速大于单幅桥;按小间距平行错孔布置的四幅桥具有相对较稳定的气动性能,在试验风速范围内没有发生大幅涡振和驰振发散现象。     

大跨度双幅连续钢箱梁桥涡激振动特性风洞试验研究

基于崇启大跨度连续梁桥,设计制作大尺度全桥气弹性模型,通过风洞试验对其在均匀流下响应进行研究,确定大跨度双幅钢箱梁连续梁桥涡激振动特性,分析双幅主梁产生两主涡振区机理,模拟外加结构阻尼对涡激振动减振效果。结果可为大跨度双幅钢箱梁连续梁桥抗风设计提供参考。     

大跨度公铁两用双层钢桁桥涡激振动控制研究

桥梁的涡激振动主要受到主梁断面的气动外形、结构动力特性与来流特性的影响,而大跨桥梁是典型的风致敏感结构,所以在大跨度桥梁的设计中应当引起重视。以某大跨度公铁两用双层板桁组合桁架桥为背景,在XNJD-1回流串联风洞中进行了风洞试验,研究了该主梁的涡激振动现象。通过计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)数值模拟分析了其主梁断面的涡激振动机理,并且将展向周期摄动法应用于钢桁梁的涡激振动控制,采取了一系列气动控制措施来抑制主梁的涡激振动,其中L型分流板与波浪形风嘴完全抑制了主梁的涡激振动。还通过风洞试验研究了波浪形风嘴的几何参数对抑振效果的影响,试验结果表明,波浪形风嘴的抑振效果对幅值变化比较敏感,增大幅值可以有效抑制主梁的涡激振动。     

大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构型式的比较

介绍了大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构的4种常见连接型式:锚箱式连接、耳板式连接、锚管式连接与锚拉板连接.结合具体工程实例,对上述4种索梁锚固结构进行了静载试验和理论分析,详细比较了4种锚固结构的传力机理、应力分布、应力集中现象,以及改善应力分布、减小应力集中现象的一些措施,得到一些有益的结论,供桥梁设计者参考.     

大跨度钢拱桥结构极限承载力分析

随着拱桥跨径的不断增大,拱桥的极限承载力问题已引起了人们的广泛重视.回顾了三种分析大跨度拱桥极限承载力方法,然后,以上海在建的主跨550m的中承式钢拱桥为例,运用大型有限元分析软件ANSYS详细分析了该桥的极限承载力.计算结果表明,只有采用综合考虑结构几何和材料非线性的方法才能准确评估出结构的极限承载力.最后,探讨了不同荷载分布方式对结构极限承载力的影响.     

波形钢腹板组合梁桥横向受力研究

该文结合波形钢腹板箱梁的受力特性,考虑了波形钢腹板箱梁横向受力产生的周边不变形的约束扭转和畸变翘曲,对波形钢腹板组合梁桥横向受力进行研究,提出了波形钢腹板箱梁横向受力计算模型;并针对波形钢腹板箱梁实桥进行了试验研究和有限元计算,验证了横向受力计算模型的有效性。对比我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中混凝土箱梁桥横向设计要求,研究表明提高横向设计弯矩系数即可实现波形钢腹板箱梁桥的横向设计安全。     

预应力混凝土连续箱梁桥裂缝防治与研究 第十三届全国结构工程学术会议特邀报告

本文根据预应力混凝土连续箱梁桥的特点在分析调查裂缝产生的原因基础上提出了该类桥裂缝的可分为9种类型,基于连续介质力学的理论推导了能考虑翘曲,横向弯曲,畸变引起的二次应力的预应力变截面混凝土箱梁的空间分析的U.L.列式,编制了计算程序可方便进行混凝土多室箱梁线性与非线性分析.并对具体工程桥梁进行分析,其计算的拉应力区和开裂区域与实际观测一致。提出了预应力混凝土连续箱梁桥在其今后的研究中应解决的几个基本问题。     

大跨斜拉桥的侧向弯曲抖振及其控制

采用被动控制的传递函数算法，分析了被动调质阻尼器（ＴＭＤ）对长大跨径斜拉桥在悬臂施工和运营状态下的侧向弯曲抖振的控制效率；定义了有效控制域；给出了ＴＭＤ参数的计算公式。分析表明：被动ＴＭＤ对侧向弯曲抖振是一种有效的机械控制手段。     

大跨斜拉桥扁平钢箱梁的多尺度损伤分析研究

以润扬大桥斜拉桥为分析对象,提出了扁平钢箱梁结构的多尺度损伤分析方法。采用子结构方法将钢箱梁结构全尺度动力响应和细节尺度构件损伤相互衔接实现多尺度损伤分析。在此基础上对模态曲率、模态应变能、模态柔度和斜拉索索力指标的损伤识别效果进行了比较研究。分析结果表明:(1)无噪声情况下,除了模态柔度指标不能够正确识别钢箱梁腹板损伤以外,各损伤指标均能正确识别其余所有损伤工况。(2)对大多数情况,柔度指标的抗噪性最好,曲率指标和应变能指标次之,索力指标最差;(3)应变能指标和柔度指标在钢箱梁结构损伤定位上具有一定的互补性。     

桥梁风致颤振临界状态的全域自动搜索法

本文进一步完善了桥梁风致颤振三维分析的多模态参与单参数搜索M-S法:实现了无量纲风速范围内多个可能颤振形态的全域自动搜索;构造了考虑结构阻尼的自动迭代法;分析过程不需任何人工干预。文末虎门桥算例展示了本文方法的优点:计算过程不需人工干预,计算结果稳定。改进后的方法已在作者开发的大跨度桥梁空间静动力分析NACS程序的Windows版本中实现。桥梁设计人员可以直接应用NACS程序方便快捷地预测桥梁的颤振临界风速,也可供桥梁抗风研究应用。     

涡激振动问题的有限元计算研究

研究涡激振动的有限元计算。应用条带假设和在锁定响应时涡激作用力的Scanlan第二经验模型可以实现涡激作用力在时间和空间上的离散化;由于涡脱落激励中复杂的结构与尾流相互作用,使振动方程具有非线性的时间与频率混合项,为此本文推导了时频域混合变换的AFT方法计算涡激振动的时程响应。与传统的连续模型和随机振动理论计算涡激响应方法相比,具有更高的适应性。     

中、下承式钢管混凝土拱桥面内振动模态分析

采用Katayama提出的随机子空间识别法对环境脉动下八座钢管混凝土拱桥实测动力响应进行识别,与采用最大熵谱法获得的计算结果进行的比较验证了采用方法的正确性。建立了实测桥梁的有限元模型,理论模态与试验模态吻合良好,讨论了主拱跨径、截面和桥道系结构等结构参数对钢管混凝土拱桥面内振动模态特性的影响,指出了钢管混凝土拱桥面内一阶基频的统计近似公式的局限性,提出了基于Rayleigh能量法的静力计算方法,可用于预估和校核中、下承式钢管混凝土拱桥面内低阶频率。     

大跨高耸柔性结构的风致振动

我国的改革开放政策带来了大跨度桥梁和高耸结构建设的高潮。随着结构跨度和高度的增大,风对这些柔性结构的作用就不限于静力风荷载,而必须考虑各种风致振动问题,以及由此引起的动力风效应。 国际风工程界对结构风效应的研究已着重于非线性风致振动的精细化,结构气动参数的精确识别以及为风洞试验所需的紊流风场的真实模拟。结构抗风设计也正从确定性方式向基于可靠性理论的概率性评价过渡。 为了使我国结构风工程领域的研究全面赶上世界先进水平,并为解决进入21世纪的特大跨度桥梁和超高层建筑中的风工程问题作好准备,本文提出了一些迫切需要进行的研究热点。