浅谈结构风工程与大跨度桥梁抗风设计

结合结构风工程中已知的风的静力、动力特性,研究了大跨度桥梁结构在风的作用下的静力及动力响应的主要形式,简要介绍了大跨度桥梁抗风设计的主要研究对象及主要工作,为其进一步的研究提供了理论基础。     

厦漳跨海大桥风速测量与研究

随着桥梁建设的不断发展,桥梁的跨径越来越大。桥梁所受到的自然灾害也越来越多。风作用下桥梁结构的安全性已成为人们极为关注的重要问题,同时也给桥梁风工程研究带来更大的机遇和挑战。21世纪的跨海大桥工程中出现了许多超大跨度的斜拉桥和悬索桥,在台风多发的海域建造柔性的超大跨度桥梁,抗风安全将是最重要的控制因素。本文采用FY-W2风速风向仪对福建厦漳跨海大桥进行风速测量,为后期桥梁风雨振的研究提供数值依据。     

桥梁事故综述

从设计、施工及养护管理方面分析了造成桥梁事故的人为因素,通过研究得出造成桥梁倒塌的自然因素是洪水、地震、强风、冰冻及漂浮物撞击等,并指出某一桥发生倒塌事故往往并不是单独一个原因引起的,而是几个原因错综在一起导致发生事故的。     

斜拉桥动力分析综述

简述了对斜拉桥进行固有振动分析和动力反应分析的必要性，就斜拉桥的动力特性、风振性能、抗震性能进行了计算分析，以促进斜拉桥的研究，从而为桥梁的发展做贡献。     

双车交会过程的风-车-桥耦合振动研究

侧向风作用下,双车交会过程中车辆和桥梁的风荷载会发生突变。以大跨度悬索桥为工程背景,通过车桥组合节段模型风洞试验,测试不同状态车辆和桥梁各自的气动力系数。针对强风作用下双车交会过程,通过风-车-桥耦合振动分析,对比分析双车交会情况下车辆和桥梁的响应,讨论双车间距、风速、车速等因素的影响。研究表明双车交会时背风侧车辆风荷载突变使车辆的横向响应显著增大。     

风荷载对桥梁结构的作用效应研究

对风荷载的特性进行了介绍,着重分析了其对桥梁结构的静力及动力作用效应,介绍了进行风荷载模拟所采用的方法,并分别计算了静风荷载及脉动风荷载对桥梁结构的影响,充分验证了风荷载对桥梁结构的动力作用不容忽视。     

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。     

侧风与桥梁振动对车辆行驶舒适性影响研究

风-汽车-桥梁系统空间耦合振动是风-桥、风-汽车及汽车-桥梁系统相互作用三方面协调工作的结果,其振动特性取决于自然风特性、车辆动力特性、桥梁振动特性、车辆和桥梁气动特性相互影响等多种因素,将风、汽车、桥梁三者作为一个相互作用的系统,提出一个较为完善的风-汽车-桥梁系统空间耦合振动分析模型,编制相应的分析模块WVB(wind-Vehicle-Bridge system analysis),并嵌入到自行研发的桥梁结构动力分析软件BDANS(Bridge Dynamic ANalysis System).建立车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法.研究侧风与桥梁振动对车辆驾驶 舒适性的作用,并探讨路面粗糙度、平均风速和车速对风环境下行驶在大跨度斜拉桥上车辆驾驶舒适性的影响.研究结果表明:侧风对车辆的竖向驾驶舒适性影响不大而主要影响车辆的侧向驾驶舒适性;桥梁振动对车辆竖向驾驶舒适度影响显著并明显改变其频谱特性.     

风障与强横风作用下列车行车安全研究

介绍了日本关于强风作用下列车行车安全问题及对策，从工程措施、列车运行管制管理两方面论述了解决行车安全问题的方法，研究了风障对线路上及大桥上行车安全的作用效果，为线路和桥梁结构抗风设计提供参考。     

风对桥梁的作用

本文在阐述风对桥梁的作用尤其是风对大距度桥梁的动力作用的机制，结合我们承担的桥梁风工程项目，对大跨度桥梁的风致响应估算与评价以及制振对策进行了探讨。     

墩柱钢筋骨架及其脚手架抗风计算

对高架桥墩柱等长柱施工时,钢筋骨架及脚手架受风荷载影响较大,通过一算例分析得出结论:长柱的钢筋骨架在施工过程中必须采取有效的抗风措施,否则在平均风压及脉动风压的作用下会产生严重后果.     

分离式公铁双层桥面桥梁-列车-风屏障系统气动效应风洞试验研究

为探究侧风作用下分离式公铁双层桥面桥梁上、下桥面间气动干扰效应对列车气动效应的影响,在无风屏障和设置风屏障两种情况下,分别针对单独铁路桥和标准间隔高度下的公铁双层桥面桥梁,通过大比例尺节段模型风洞试验测试了列车的气动力系数以及铁路桥面轨道上方的风速剖面变化规律。为了进一步探究公铁双层桥面间隔高度对列车气动效应的影响,测试了多种间隔高度下列车气动力系数以及铁路桥面轨道上方的风速剖面变化规律。结果表明,公铁双层桥面间气动干扰效应对列车气动效应有一定的影响,间隔高度的改变会引起铁路桥面风速剖面以及列车气动力系数的变化,对比分析可知,无风屏障时间隔高度仅需满足铁路桥梁基本建筑限界即可,设置风屏障后,当间隔高度≥15m时,铁路桥面风速剖面以及迎风侧轨道处列车气动力变化趋于平缓。     

大跨度桥梁风场模拟方法比较

介绍了大跨度桥梁风场模拟方法.之后进一步对两类随机风场模拟方法进行了论述,并对这些方法的优缺点进行了归纳和总结,为大跨度桥梁的风场模拟提供了理论依据.     

特大跨度桥梁抗风研究的新进展

主要介绍同济大学土木工程防灾国家重点实验室在国家自然科学基金重大项目资助下进行的题为“特大跨度桥梁的气动参数识别、风振及控制理论”的专题研究中所取得的主要成果 ,包括气动参数识别 ,非线性颤、抖振分析 ,桥梁数值风洞 ,颤振概率评价以及等效风荷载等方面的内容。这些成果已在许多大跨度桥梁 ,如江阴长江大桥、润扬长江大桥、南京长江二桥、苏通长江大桥和南京长江三桥中得到应用 ,显示出理论意义和实用价值。     

风洞实验及其在建筑领域应用的研究

近年来,由于建筑工程材料及施工方法的大幅进步,风力成为超高层建筑、体育场馆大跨屋盖、斜拉桥等结构的主要水平荷载。同时随着城市高层及高密度建筑的不断出现,城市空间构成变得非常复杂,由此而产生的各种风环境问题日益受到人们的注意,因此对建筑风环境进行研究很有必要。本文通过探讨风洞实验及其在建筑领域的应用,研究风洞实验在应用于建筑领域的进一步发展中,要注重改进修正的要素及其重要性。     

辅助结构对悬索桥的颤振稳定性的影响

随着悬索桥跨度不断增加,风荷载引起的稳定性问题在悬索桥的设计过程中的地位越来越重要,探求具有优异结构性能的悬索桥结构形式成为一项极有意义的工作,本文旨在研究在传统悬索桥基础上增加辅助结构之后悬索桥自振特性的变化,并寻求提高悬索桥颤振临界风速的有效措施。     

Influence of some factors on the aerodynamic behavior of long-span suspension bridges

As the span length of suspension bridges increases, the diameter of cables and thus the wind load acting on them, the nonlinear wind-structure interaction and the spatial non-uniformity of wind speed (including the vertical and horizontal variations) all increase consequently, which may have unnegligible influence on the aerostatic and aerodynamic behavior of long-span suspension bridges. In this paper, the models of aerostatic and aerodynamic forces are established, in which the nonlinear wind-structure interaction and the spatial non-uniformity of wind speed are both considered. By taking the Runyang Bridge over the Yangtze River as example, effects of the nonlinear wind-structure interaction, wind speed spatial non-uniformity, and the cable's wind load on the aerostatic and aerodynamic behavior of the bridge are investigated analytically. The results show that the aerostatic behavior is significantly influenced by these factors, but for the aerodynamic stability, it is greatly influenced by the nonlinear wind-structure interaction and the horizontal variation of wind speed, and the other factors have no influence on it.     

用调谐转动惯量阻尼器控制大跨度桥梁颤振研究

针对大跨度桥梁的颤振问题,研究了利用调谐转动惯量阻尼器(TRID)进行大跨度桥梁颤振的被动控制方法。建立了具有调谐转动惯量阻尼器的桥梁在均匀风场中的系统颤振运动方程,引入状态空间向量,求解颤振临界风速。以虎门大桥为对象,分析了TRID对提高临界风速的有效性及TRID参数对控制效果的影响。     

大跨度桥梁随机风场的模拟

本文针对用于大跨度桥梁抖振时域分析的随机风场和Davenport相干函数的特点,对模拟多变量平稳随机过程的谐波合成法进行了改进.文中直接导出了互谱密度矩阵S(ω)的Cholesky分解的显式表达式;在不失精度的前提下,适当减少了部分余弦项;同时在模拟中运用了FFT技术,从而简化了计算过程,提高了计算速度.文章最后利用改进后的方法模拟了跨度为1000m的一座悬索桥的主梁随机风场,验证了方法的有效性.     

风雨共同作用下平板模型的气动导数试验研究

气动导数是大跨桥梁结构颤振和抖振分析中确定颤振临界风速和抖振响应的重要依据。在实际中 ,强风(特别是台风 )一般总伴随着暴雨。但遗憾的是 ,目前所有的研究均是在均匀风场或紊流风场中识别气动导数 ,而没有考虑暴雨的作用。本文采用随机系统识别方法 ,在模拟的风雨共同作用条件下识别了薄平板模型的气动导数。初步研究结果表明 ,风雨共同作用下平板结构的气动导数明显不同于仅有风作用的结果。这一新发现值得研究人员和工程技术人员的重视