大跨度城市轨道交通斜拉桥主梁气动特性CFD研究

以某大跨度斜拉桥为背景,采用大型商用软件CFD进行数值风洞模拟,得到了斜拉桥主梁截面三种形式的气动特性参数,即三分力系数、车桥组合下的三分力系数以及颤振导数,讨论了其随攻角和风速变化的规律及原因,考查了车辆存在对主梁断面气动特性的影响,并进一步由升力系数功率谱曲线分析了主梁的涡振性能,通过三种主梁截面的气动特性对比研究,可进一步对主梁截面进行优化设计,所得结论对大跨高墩轨道交通斜拉桥的主梁截面形式选取具有一定指导意义。     

分离式双箱主梁断面气动优化措施研究

随着桥梁跨径不断增大,抗风性能已成为设计中的关键控制性因素。由典型流线型钢箱梁中央开槽而来的分离式双箱主梁在超大跨径桥梁中具有广阔的应用前景。但目前针对分离式双箱主梁断面气动优化的研究多围绕某单一气动措施的优化展开,关于多种气动措施配合使用对其气动性能影响的研究较少。以同时设置了风嘴、导流板和分流板的分离式双箱主梁断面为对象,设计了16种断面形式,从静风稳定性和颤振稳定性两方面,研究了多种气动措施共存情况下,各气动措施对分离式双箱主梁断面抗风性能的影响,从而得到各气动措施的优化设置方法。研究成果对提高超大跨径桥梁抗风性能具有指导意义。     

桥梁主梁断面气动耦合颤振分析与颤振机理研究

通过对系统竖向和扭转耦合振动运动方程的解耦,将系统振动参数的频率和阻尼比隐式地表达成桥梁断面颤振导数的函数形式,导出了二自由度耦合颤振分析方法。值得注意的是,在临界颤振的情况下颤振运动为等幅的谐波运动,因而在颤振临界点时该颤振分析方法理论上是完全精确的。将该分析方法的结果与系统特征值分析方法的计算结果进行比较,验证了该分析方法的可靠性和适用性。在此基础上,对典型桥梁断面气动耦合颤振的机理进行了研究。分析结果表明,对于典型扁平箱形桥梁断面来说,耦合颤振导数项对系统振动参数中频率的影响均较小,系统模态的气动阻尼比主要由直接颤振导数项和耦合颤振导数项A1A3构成。     

流线箱梁风嘴侧主动气动翼板的颤振控制试验研究

基于气动外形优化的传统被动气动措施难以满足跨度不断增大带来的抗风性能新挑战,主动气动措施被寄予期望。结合现实需求,基于主动翼板提出新型桥梁颤振控制方法,设计并制作主梁 主动翼板缩尺检验模型。在箱梁两侧设置一对水平翼板,通过传感器感知主梁的运动行为,对其施加相对主梁振幅的特定放大倍数(增益系数)的反制运动,借助翼板的运动来影响主梁周围的流场,从而提高主梁的颤振稳定性,实现完整的闭环反馈控制系统。在均匀流条件下,通过调整翼板运动函数中的增益系数和翼板与主梁的相位差组合,揭示颤振临界风速的变化规律。研究发现,两侧翼板的相位差组合与增益系数均显著影响系统的颤振性能,当迎风侧翼板与主梁的运动保持相位差180°～360°,背风侧翼板与主梁的运动保持相位差0°～180°时,可以提高系统的颤振性能。当增益系数介于1～9时,过小的增益系数对系统颤振性能改善有限,过大的增益系数会恶化系统的颤振性能,当增益系数介于3～4时存在最佳控制效果。     

桥梁主梁断面气动力特性的数值模拟研究

基于大型商业流体计算软件FLUENT,在桥梁气动导数的计算方面提出了刚性边界层网格 三角形动网格 静止网格的网格分区方法,验证了武汉阳逻长江大桥主梁的绝大部分气动导数计算结果与理论解及风洞试验结果均十分吻合,同时能较好地分辨桥梁检查车轨道附属结构对桥梁气动导数的影响.表明文中提供的方法是可靠和有效的,可为桥梁气动导数的数值计算提供一种较为简捷通用的途径.     

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%。     

带水路斜拉索气动特性的CFD模拟研究

雨中斜拉桥拉索表面的水滴容易在风的吹拂下形成水线,而索面上侧水路显著改变了斜拉索的气动特性,是斜拉索发生雨振的主要原因。基于计算机流体动力学方法,针对索面水路大小、水路在索面附着位置的不同,对斜拉索气动特性的影响进行了数值模拟研究。研究结果表明,当索面附着水路与风向成70°～90°夹角时,最容易引发斜拉索的风雨激振。     

基于CFD技术的超高层建筑室外气动噪声的研究

自然风遭遇建筑物阻碍时会产生室外气动噪声。通过对佛山某超高层建筑设计方案室外气动噪声的模拟分析及对策研究,探讨了CFD(计算流体力学模拟技术)在建筑环境风噪问题研究中的应用,为超高层建筑设计过程中对室外风噪的预估与控制提供了方法借鉴和数据参考。     

基于CFD技术的超高层建筑室外气动噪声的研究

自然风遭遇建筑物阻碍时会产生室外气动噪声.通过对佛山某超高层建筑设计方案室外气动噪声的模拟分析及对策研究,探讨了CFD(计算流体力学模拟技术)在建筑环境风噪问题研究中的应用,为超高层建筑设计过程中对室外风噪的预估与控制提供了方法借鉴和数据参考.     

主梁断面形状对车-桥系统气动特性影响的风洞试验研究

确定车辆和桥梁各自的气动参数是车-桥耦合振动分析的基础。为研究主梁断面形状对车辆和桥梁气动特性的影响,利用自制的三分力分离装置-交叉滑槽系统,针对8种分离式双箱主梁断面进行多工况模型风洞试验。通过对不同模型及工况试验结果的对比,讨论不同主梁断面形状下车-桥系统的雷诺数效应,得出不同行车位置处车辆和桥梁各自气动参数随主梁宽高比的变化规律以及其阻力系数的取值方法,为后续抗风设计及风-车-桥耦合振动研究提供参考。     

基于深度学习和CFD的轴流风机气动性能优化

风力灭火机作为扑灭森林火灾的常用消防设备,由于采用离心风机,存在出口风速小、射流距离短等问题,轴流风机可以在一定程度上克服离心风机带来的难题。本文采用轴流风机研究发现,叶根安装角和角度差的适当增大有助于提高风机的出口风速和射流距离。通过优化所得叶根安装角为38.94°,叶顶安装角为35.7°时,轴流风机的气动性能最佳,出口风速和射流距离分别提升4.65%和15.6%,为轴流式风力灭火机的研发使用提供依据。     

Multi-objective optimization of impinging jet ventilation systems: Taguchi-based CFD method

This paper presents a Taguchi method-based approach that can optimize the operating performance of impinging jet ventilation (IJV) systems with limited computational fluid dynamics (CFD) simulation results. The Taguchi optimization calculation finds the best operating design for the weighted overall objective function as a presenter of the multi-objective function problem. The method is used to optimize the operating characteristics of an IJV system considering the factors of supply air temperature, level of the return air vent and percentage of the air exhausted through the ceiling to achieve an overall best performance of thermal comfort, indoor air quality (IAQ) and system energy performance as the objective functions. The study indicates the contribution percentage for each factor in each objective function. The level of the return air vent, the supply air temperature, and the percentage of air exhausted through the ceiling have a contribution of 35.8%, 28.5%, and 35.8% in the objective functions, respectively. Based on the results, the best performance of the IJV system happens when the inlet air temperature is 18 °C, the height of the return air vent is 2 m above the floor, and the percentage of air exhausted through the ceiling is 22.5%.     

混凝土桥面铺装方法探讨

结合工程实例，简述了混凝土桥面铺装的施工特点和基本方法，归纳总结了混凝土桥面铺装施工质量控制的几点措施，对于提高混凝土桥面的工程质量具有重要的现实意义。     

Aerodynamic instability of a bridge deck section model: Linear and nonlinear approach to force modeling

The aerodynamic behavior of a bridge deck section model with a simple single-box shape was characterized in wind tunnel. At large nose-up mean angles of attack, a torsional instability arises, outlining a situation in which nonlinear aeroelastic effects may be critical. Such condition represents an interesting case to develop and validate nonlinear models for the aeroelastic problem. The experimental campaign allowed both to characterize the aerodynamic forces using forced motion tests and to study the aeroelastic behavior of the section model, when excited by actively generated turbulent wind. These aeroelastic tests are used to validate a numerical time-domain model for aerodynamic forces that takes into account the nonlinearities due to the reduced velocity and to the amplitude of the instantaneous angle of incidence. Results are critically analyzed and compared with those obtained with a linear model.     

桥面沉降观测方法及数据处理探讨

综合多座大型桥梁的监测方法,对使用电子水准仪进行大型桥梁的桥面高程沉降观测方法作了概括介绍,并提出了一种直观、方便的专门针对桥梁的沉降观测曲线图,以更好地反映桥面的垂直变形情况,从而为判定桥梁的健康状况提供有力依据。     

桥面铺装施工中标高的控制方法

针对桥面铺装施工中遇到的问题，从测量精度和施工工艺两方面进行论述，提出了测量方案设计和TQC方法中PDCA循环的过程控制，在桥面铺装施工中进行实际运用，达到了预期目的，解决了桥面施工中普遍存在的问题。     

空中翻身法预制吊运上承式拱箱

从浇筑台座的布置及放样、横板制作安装、钢筋制安、拱箱浇筑介绍了拱箱预制施工方案，阐述了拱箱移位吊装方法，并分析了实施效果，为类似施工积累了经验。     

鹅公岩大桥钢桥面翻修方案论证与优化设计

根据重庆鹅公岩大桥早期病害特征及成因,以及最新研究成果和实践经验,制定了翻修设计基本原则,提出了初步比选方案,并从技术性能、施工条件、经济等方面进行了综合对比分析,为重庆鹅公岩大桥推荐了最为适宜的翻修方案,对指导大桥桥面翻修设计,提升后期使用品质及通行能力具有重要作用。     

水泥混凝土桥桥面铺装结构组合方法分析

建立了三种不同桥型的有限元模型,论证了铺装层厚度对铺装体系受力的影响,得出大跨径水泥混凝土桥铺装体系受铺装层厚度的影响较小,并建议结构组合设计应更多地从铺装层材料功能角度上考虑。