风驱雨作用下桥梁主梁颤振节段模型试验研究

针对风驱雨作用下桥梁主梁的颤振问题,依据风驱雨作用和主梁振动特点,给出了分别考虑雨滴冲击和表面积水后的降雨相似关系,并探讨了其选取原则。选取大跨度桥梁较常采用的典型断面,通过节段模型试验模拟了风驱雨对主梁断面的颤振导数和颤振发生过程的影响。试验结果表明:主梁断面的颤振气动导数随雨强的变化无明显规律,各导数的变化量值相当,随风速增加,降雨引起的导数变化有所加大,但基本没有改变其随风速变化的整体趋势,试验雨强120mm/h时,模型颤振临界风速会有20%～30%左右的提高,但考虑雨强相似比后可以认为降雨对桥梁主梁的风致颤振失稳特征的影响基本可以忽略。     

风雨耦合作用下桥梁主梁静力三分力系数研究

针对风雨耦合作用下桥梁主梁的静力三分力变化问题,首先对降雨特性做了简要介绍,然后对降雨引起的空气密度改变、降雨对结构的冲击力及简化计算模型、结构表面积水厚度进行了分析。最后以4类典型主梁断面为例,进行了不同雨强下节段模型静力三分力测试。结果表明:降雨引起空气密度改变很小,即使雨强达到300 mm·h^-1,改变量不超过1%;雨强达到上述超强暴雨时,结构竖向冲击力仅为0.67 Pa,同样雨强且风速为50 m·s^-1时,水平冲击力约为100 Pa,占同等风速下纯风作用力的6.5%,而且其随风速的增长率要远小于风作用力的增长率;随着雨强的增大,主梁升力系数明显减小,小风时可达到无雨时的数倍,扭矩系数无规律变化,阻力系数有所增大但比例十分有限;随着风速增大,降雨的影响会相对弱化;试验结果验证了通过质量加权平均简化后的雨滴冲击力计算公式的正确性。     

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.     

高精度风雨模拟环境下拉索风雨激振试验研究新发现

拉索风雨激振是一种在风雨共同作用下发生的拉索大幅低频振动,现有人工降雨风雨激振试验无法准确模拟自然降雨的多种特性,难于实时再现风雨介质耦合环境拉索气动失稳现象。开发高精度人工降雨模拟装置,可对降雨强度进行精细连续调节,较为准确模拟雨滴大小、能量、均匀度等自然降雨的特性,合理地再现风雨联合作用条件下拉索风雨激振过程;系统研究风速、雨量以及风雨联合作用对拉索风雨激振的影响,揭示了拉索在低风速大雨量、高风速小雨量时,风雨激振发生规律和特点。     

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。     

桩土耦合的桥梁管桩涡激振动数值模拟

采用有限元软件对跨海桥梁管桩涡激振动进行了数值模拟,分析了流速,土体刚度对管桩振动幅值的影响,结果表明:流速越大,桩体振动幅值越大,振动越剧烈,在相同流速下,土刚度对管桩振动幅值有着明显抑制作用,是一项不可忽略的参数。     

风雨联合作用下大跨桥梁颤振稳定性试验研究

针对风雨联合作用下的大跨桥梁颤振稳定性,以一开槽双箱梁桥梁为研究对象,通过在大气边界层风洞中搭建的风雨联合作用试验系统,完成基于自由振动法的节段模型颤振试验。通过分析不同雨强下该桥梁主梁的颤振导数以及颤振临界风速,进而获取降雨对大跨桥梁颤振稳定性的影响规律。试验结果显示:颤振导数随雨强变化而变化,其中体现扭转气动阻尼特性的颤振导数变化较为显著,随雨强增大,颤振临界风速先增大后减小。试验结果表明:降雨对大跨桥梁的颤振导数以及颤振临界风速均有一定影响。     

基于大尺度节段模型的悬索桥涡激振动控制气动措施研究

针对扁平钢箱梁悬索桥,通过节段模型的风洞试验,研究了其成桥状态主梁的涡振性能。试验中,采用风攻角α=0°、 3°、-3°研究该桥涡激振动特性,以及研究采用导流板气动措施制振效果。     

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。     

桥梁节段与实桥涡激共振幅值的换算关系

涡激共振是大跨桥梁最易出现的一种风振现象,其研究手段以节段模型风洞试验为主。节段模型涡振振幅与实桥涡振振幅如何转换,目前我国《公路桥梁抗风设计规范》缺少相关说明。本文首先介绍了桥梁涡激共振时三种涡振力理论模型的特点,包括线性模型、非线性模型以及修正的非线性模型。根据输入能量相等则振幅相等的原理推导了主梁等效质量与涡振振型函数的关系。在此基础上,提出了不同涡振力理论模型下节段模型涡振振幅与实桥最大涡振振幅的换算关系。研究表明,影响该换算关系的主要因素有两方面,一是主梁发生涡振时的振型,二是所采用的涡振力理论模型。采用日本规范值或有关文献根据线性模型所得的换算关系所计算的实桥最大振幅将明显大于基于非线性涡振力模型推算的实桥最大振幅。     

模拟降雨条件下斜拉桥拉索风雨激振及控制的试验研究

斜拉桥拉索风雨激振是当前桥梁工程界和风工程研究中的国际热点和难点问题。本文在同济大学TJ -1大气边界层风洞的出口射流段中成功再现了模拟降雨状态下拉索的风雨激振现象 ,研究了几种主要参数对拉索风雨激振振动特性的影响 ,还进行了在拉索表面缠绕螺旋线来破坏水线形成从而控制拉索风雨激振的研究 ,为深入研究斜拉桥拉索风雨激振机理和风雨激振的控制提供了有益的资料     

大攻角来流作用下扁平钢箱梁涡振性能风洞试验优化研究

大攻角来流情况下,流线型箱梁的气动特性会发生显著变化,为研究大攻角来流作用下扁平钢箱梁涡激振动性能,以某流线型扁平钢箱梁断面为研究背景,基于1∶40节段模型风洞试验,研究了检修车轨道位置和检修车轨道导流板设置、桥面防撞护栏类型、人行道防撞护栏类型以及阻尼比和攻角等对加劲梁涡激振动性能的影响。研究结果表明,在大攻角来流作用下,改变人行道护栏类型对竖向和扭转涡激振动响应具有明显的影响;桥面防撞护栏对加劲梁涡振响应影响较小;背风侧检修车轨道是引起加劲梁涡激振动的主要影响因素;检修车轨道内侧导流板能够有效的抑制竖向涡振,外侧导流板能减小扭转涡振的风速区间。     

考虑人-结构耦合作用的室内大跨钢连廊振动舒适度分析

大跨钢结构连廊质量小、结构柔、阻尼低,其动力特性及响应易受行人影响,为此围绕人-结构耦合作用对大跨钢连廊振动舒适度的影响开展研究.首先,引入两类单自由度人体动力模型,建立人-结构耦合动力模型,并确定人体模型关键参数.随后,基于课题组前期获取的谐波参数,模拟了单人步行荷载,进一步结合人群密度和步频关系,对大跨钢连廊的人群...     

管内水流和地铁振动耦合作用下埋地供水管道的振动响应分析

为研究埋地供水管道在管内水流和地铁振动耦合作用下的振动响应规律,采用ABAQUS建立管道-管内水流和轨道-衬砌-土体-管道整体模型,使用间接耦合的方法实现两种作用耦合,模拟供水管道在距隧道中心线不同距离、不同车速、不同埋深、不同管径条件下的速度峰值和加速度峰值,得出变化规律。分析结果表明:距离隧道中心线距离越大,速度峰值越小,加速度峰值越小;车速越大,速度峰值越大,加速度峰值越大,且存在卓越车速使振动响应达到最大值;当管道与隧道正交且处于上方时,埋深越大,速度峰值越小,加速度峰值越小;管径越大,速度峰值越大,加速度峰值越大。     

热力耦合作用下十字形截面钢管混凝土力学特性分析

随着钢管混凝土的广泛应用,该文对热力耦合作用下十字形截面钢管混凝土的力学特性进行了分析,把握钢管混凝土的力学特性,从而推进钢管混凝土在现代建筑行业中更加有效地应用,以促进现代建筑行业的发展和进步。     

干湿循环与荷载耦合作用下红黏土胀缩特性

为获取符合工程设计的实际参数,对常规固结仪进行了改造,提出了一种模拟土体在荷载作用下的干湿循环试验方法,对红黏土进行了有荷载条件模拟干湿循环过程的试验研究,得到其胀缩变形的变化规律。结果表明:该方法可以实现不拆卸试样干湿循环试验,克服了以前荷载为0的土体干湿循环试验的缺陷,为工程设计提供更加合理的技术指标;干湿循环下红黏土的胀缩变形不可完全恢复,上覆荷载可以抑制其膨胀性,增强其收缩性;荷载小于50 kPa时,试样膨胀,且压实度越大和初始含水率越小,膨胀性越强;荷载大于100 kPa时,试样收缩,压实度越小和初始含水率越大,收缩性越强;第1次干湿循环对红黏土胀缩性能影响最为显著,随着干湿循环次数的增加,胀缩率曲线越来越平缓,胀缩性能趋于稳定状态。     

静动载耦合作用下裂隙岩石损伤本构及演化特征

裂隙岩石在经过地震作用后,包括初始弹性模量在内的强度参数将发生改变,力学特性受到影响。基于MTS岩石力学试验平台,预制不同裂隙倾角、间距和连通率的试样,在进行单轴压缩试验之前,预先施加一定频率和幅值的动荷载,以模拟地震波的影响。基于宏观统计损伤模型,考虑动荷载作用造成的初始损伤与静荷载损伤的耦合作用,并根据最小耗能原理确定的损伤门槛值,建立修正的裂隙岩石试样损伤演化本构方程,并与试验结果对比,表明该方程能很好的描述试样峰前应力–应变关系。通过对损伤变量演化与裂隙岩石试样结构面特征关系的分析,表明裂隙的特征参数不影响试样的宏观本构关系。随着裂隙倾角增加,初始损伤量和临界损伤量均增加,损伤累积过程更显著;随着连通率增加,初始损伤量和临界损伤量均增加;随着裂隙间距增加,裂纹搭接、贯通程度增加,初始损伤量基本不变,临界损伤量减小。     

风浪联合作用下的钢格构式基础海上浮式风机耦合动力响应分析

结合半潜式和单立柱式海上风机浮式基础的特点,提出了一种用于海上风机的新型钢格构式基础.首先,根据美国可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory,NREL)提供的5 MW海上风机样机对提出的新型浮式基础进行了结构设计.然后,采用水动力-空气动力-控制系统-系泊系统耦合方法对...     

纵向地震下1000kV出线构架的输电导线#br# 耦合作用振动台试验研究

为研究纵向地震作用下输电导线的动力耦合作用对1000kV出线构架地震响应的影响机理并讨论不同输电导线垂跨比的影响,开展了缩尺比为1∶15的考虑输电导线动力耦合作用的单跨1000kV出线构架振动台试验研究,其中输电导线采用基于等效动力刚度的无质量弹簧模拟。试验采用人工质量相似模型并使用原材料,设计、加工了高精度的构架试验模型和输电导线等效试验模型,选取20条真实地震记录对试验模型进行纵向激励并采用白噪声记录进行扫频分析以检测结构的完好性。结合试验现象对比分析考虑与不考虑输电导线动力耦合作用的两类模型的结构响应,分析发现：输电导线与构架的动力耦合作用较强,削弱了构架的地震响应;随着垂跨比的减小,被悬挂系统耗散的能量增大,输电导线对构架的弹性约束增强,构架的地震响应进一步被削弱。此外,对试验模型进行数值重现分析,发现试验与数值所得的位移时程曲线拟合较好,结构最大位移误差较小,说明有限元方法可以较好地模拟输电导线的动力耦合作用。     

风与地震耦合作用下钢管混凝土框架-防屈曲支撑#br# 结构体系易损性研究

工程结构在其全寿命服役期间会不可避免地遭受风或地震等多种灾害的作用。以钢管混凝土框架-防屈曲支撑结构体系为研究对象,模拟了重现期分别为1年、10年和50年的结构不同高度处的风速时程,基于OpenSees有限元软件对结构开展了地震单独作用和重现期分别为1年、10年和50年的风与地震耦合作用4种工况下的非线性动力时程分析,并基于地震需求分析方法生成了结构在不同工况下的易损性曲线。结果表明：随着风作用的增大,结构的反应和易损性均有增大趋势;而随着地震动强度的增大,风作用对结构易损性的影响则逐渐减小。