桥梁涡激振动响应浅谈

采用有限元法计算桥梁涡激振动的时程响应．应用条带假设和半经验半解析的Scanlan第二涡激作用力模型实现涡激作用力在时间和空间上的离散化：针对Scanlan模型中Vander pol性质的时间频率混合项，引入时频混合格式的A丌方法来计算涡激时程响应．与传统的连续模型和随机振动理论计算桥梁涡激响应方法相比，时程计算可以考虑多振型的组合作用，结构非线性等多种影响，具有较大的灵活性。     

扰流板对钢管构件涡激振动抑制效应的数值模拟研究

具有较大长细比的钢管构件容易发生涡激振动。对于主导风向常年固定的地区,提出沿钢管通长方向布置一块条形扰流板来抑制涡振的方法。扰流板与风向的夹角是影响减振效果的关键参数,采用数值模拟的方法对这一关键参数进行研究。     

桥梁箱型吊杆涡振与驰振耦合振动的数值模拟

为研究桥梁箱型吊杆涡振与驰振耦合状态下的风致振动机理,基于某大跨度钢桁架拱桥大长细比箱型吊杆的节段模型风洞试验参数与试验结果,采用计算流体动力学（CFD）软件FLUENT对模型的耦合振动进行了数值模拟,通过FLUENT的后处理功能进一步研究分析了不同振动状态下的气动力和尾流旋涡特征信息。研究结果表明:数值计算得到的风振曲线与试验的实测结果吻合良好,在涡振与驰振的耦合振动过程中,随着振动幅值的不断增大,尾流旋涡脱落由小振幅阶段规则的卡门旋涡形态转化为大振幅阶段的复合模态特征,气动升力也由小振幅阶段的单频特征逐步转化为大振幅阶段的多频特征。     

PHC管桩土塞效应影响的数值模拟

通过三维数值分析软件FLAC3D分别模拟了PHC管桩的开口桩以及闭口桩的单桩竖向抗压承载力,分析了土塞效应对PHC管桩竖向抗压承载力的影响因素,进而得出了一些有益的结论。     

扩底大直径桩-饱和土耦合振动数值模拟分析

基于大型有限元软件ANSYS建立饱和土中扩底大直径桩的纵向振动数值计算模型。对桩顶施加半正弦脉冲,并得出桩顶节点的速度时域曲线。在此基础上分析了桩侧土中水的体积分数以及桩侧土的剪切波速对桩顶速度时域曲线的影响,进一步完善了扩底大直径桩纵向振动特性的研究,对工程实践有一定的指导意义。     

质量比对二自由度圆柱涡激振动影响的计算研究

利用Fluent平台的用户自定义程序(UDF)以及动网格模型,实现圆柱运动方程的一种迭代求解算法,对二自由度弹性支承圆柱体在一定约化速度下的涡激响应进行数值模拟;探讨不同质量比对涡激响应升力的影响。研究表明:采用的迭代求解算法能对弹性支承圆柱涡激振动做出合理预测;质量比对涡激响应的升力影响显著,不仅低质量比圆柱产生的振幅更大,低质量比较高质量比能产生更大的升力系数,且升力相对横向位移的"相位突跳"现象对应的约化来流速度U*更大;圆柱运动轨迹从最初的弧型转变至"8"字型,而后"8"字型逐渐消失并转变为水滴形。     

桩土耦合扭转振动理论研究与特性分析

从三维轴对称角度出发,对弹性支承桩与均质土耦合作用时的扭转振动特性进行了研究分析。假定桩为竖直弹性均匀截面桩,土为线性黏弹性体,其材料阻尼为滞回阻尼,首先通过对土层进行求解得到其振动扭转角的形式解,然后利用该解并以小应变条件下桩土接触界面位移连续和力连续来考虑桩土的耦合作用,来分析基桩的动力反应,研究得到了弹性支承桩在谐和激振扭矩作用下频域响应函数解析解,并利用所得解对土层动力反应特性以及桩土体系的扭转振动特性进行了深入分析,得到了一些新的结论。     

一维钝体竖向涡激振动拍振响应及涡激力识别

涡激振动是在低风速下很容易出现的一种风致振动现象,一维钝体涡激振动具有自激、自限特性。拍振则是涡激振动一种典型形式,为钝体固有频率和涡脱频率共同作用结果。拍振理论研究目前为止仍未有满意结果;主要通过数值计算方法和风洞试验进行研究,数值计算难度很大难以实现;风洞试验研究较直观,但不能解释其作用机制。基于Scanlan非线性模型,采用KBM法(渐近法)推导一维钝体竖向涡激振动拍振响应一次近似解,探讨通过拍振时程响应曲线识别气动参数、涡激力方法。最后,以一大跨度桥梁主梁节段模型风洞试验为例,识别气动参数及其非线性涡激力。     

三维非均质土中粘弹性桩-土纵向耦合振动响应

在考虑土体三维非均质性情况下,对变截面粘弹性桩的动力特性进行研究.首先,结合边界条件,利用复刚度传递平面应变土体模型求得纵向不同性质桩侧土层的复刚度,进而对各段变截面桩身从下往上逐段推导得到单桩桩顶受纵向激振力作用下的桩基振动的频域响应解析解;然后,利用卷积定理和Fourier逆变换得到桩顶的时域响应半解析解;最后,研...     

单相-饱和成层土中管桩纵向振动数值分析

运用ANSYS有限元软件,建立单相土和饱和土与管桩相互作用的数值模型,改变桩土参数进行数值计算并提取桩顶节点速度时域曲线.分析了单相土层剪切波速变化和土塞高度变化与桩顶时域曲线的关系,进一步完善了桩侧成层土为单一土层的弊端.     

TLD减小钢桥塔涡激振动的原理及应用研究

讨论了TLD（Tuned Liquid Damper）的减振机理，并用解析形式给出了TLD对结构控制的减振力，求出了TLD与结构相互作用时结构的位移响应，推导了结构安装TLD后结构的等效阻尼比，给出了结构的减振效率，验证了TLD减振效果非常好，可以保证桥塔建设过程中的施工安全。     

高桩承台桩基拱桥整体结构与土相互作用分析

针对在桥梁工程中广泛使用的高桩承台桩基础，介绍了拱桥整体结构与土相互作用的有限元模型的计算方法，结合实例，将此法与传统计算法作了对比，并得出结论。     

桩周弹簧单元模拟对塔建筑自振特性的影响

以一座观光塔建筑为例，利用大型有限元程序对桩周弹簧单元的不同模拟方法所计算出的自振特性结果进行了分析、比较，为今后正确、合理地计算类似问题提供了理论依据。     

考虑桩土共同作用的钢板桩支护结构计算研究

对有限单元法在钢板桩支护结构计算中的应用进行了探讨,并将其应用到某桥梁钢围堰设计计算,与简化计算结果的对比表明,未考虑桩土共同作用的简化计算方法使结构偏于不安全。     

基于非线性涡激力广义模型的涡振幅值换算

节段模型测振风洞试验是研究涡激共振风速锁定区间和振动幅值的主要手段之一,但节段模型涡振振幅并不能由几何缩尺比直接换算至实桥,需要对测试结果进行修正。已有研究表明,涡激力具有强烈的非线性特性,因此基于线性涡激力模型的换算方法不再适用。此外,由于采用的非线性涡激力模型不准确,基于非线性涡激力模型的已有换算方法也不一定适用,并且目前基于非线性涡激力模型的换算方法也没有给出阻尼比的修正方法。为此,文章借鉴量纲分析方法,推导非线性涡激力广义模型,并给出计算涡振振幅的非线性涡激力简化广义模型,然后根据能量相等的原则推导节段模型与实桥的涡振幅值换算公式。研究表明：当节段模型与实桥结构阻尼比一致时,振幅换算关系仅与桥梁阵型函数值有关;当节段模型与实桥结构阻尼比不一致时,振幅换算关系还与涡振生长或衰变过程位移振幅变化率以及涡振稳定状态无量纲幅值有关;不同换算方法的结果对比表明本文换算结果与实测值最为接近。     

尺寸效应对节段模型涡激振动参数的影响

通过对西堠门大桥主梁截面分别采用两种缩尺比进行节段模型涡激振动风洞试验,探讨了不同尺寸下涡激振动性能的变化.试验结果表明,在进行节段模型涡激振动试验时,不同的缩尺比对试验结果具有一定影响.     

考虑软土软化效应时单桩基础水平循环受荷的有限元数值模拟

海洋环境中的单桩基础受到风、波浪、海流等循环荷载长期作用,在循环荷载作用下桩和软土之间的接触面上的剪应力和桩周软土的剪切强度均会降低,从而影响桩基的承载特性.结合试验手段,通过界面剪切试验获得了Q235钢与天津滨海淤泥质软黏土之间的循环界面摩擦系数,通过动三轴试验获得了天津滨海淤泥质软黏土的循环软化参数,为量化桩土界面...     

分离双箱主梁涡激振动性能研究

通过节段模型风洞试验,并对某长江大桥初设方案的涡激振动抗风性能进行了定量分析,试验结果表明:该方案主梁涡激振动问题比较严重,并基于数值模拟方法模拟了气流流过桥梁断面的绕流变化,提出了改善主梁涡振性能的措施,优化后主梁断面的风洞试验结果表明:优化后的主梁具有较好的抗风稳定性。     

考虑横向惯性效应时非均质土中大直径桩纵向振动特性及其应用

 基于Rayleigh-Love杆模型,研究考虑横向惯性效应时非均质土中大直径桩纵向振动特性。首先,采用虚土桩模型模拟桩底土对桩的支承作用,通过径向圈层间的剪切复刚度传递,考虑施工扰动造成的桩周土的径向非均质性;然后,将桩与虚土桩假设为Rayleigh-Love杆,建立其纵向振动控制方程,通过Laplace变换和阻抗函数递推方法,得到桩顶频域响应解析解,并通过Fourier逆变换得到桩顶时域响应半解析解;在此基础上,通过参数分析的方法,研究横向惯性效应对大直径桩纵向振动特性的影响以及与桩–土参数之间的关系;最后,将理论计算结果与现场实测曲线进行对比,验证了本文解的合理性。