基于风洞试验和CFD技术的桥梁抖振荷载研究

结合风洞试验与CFD(Computational Fluid Dynamics)技术提出了一种新方法。该法首先利用CFD确定桥梁表面压力分布及节段模型弹性中心的三分力系数,然后根据风洞试验结果采用最小二乘法确定桥梁节点力荷载。该方法克服了CFD模拟得到的三分力系数通常与风洞试验结果不符的缺点,给出了确定桥梁节点力荷载的有效途径。     

积分尺度和风速谱对桥梁抖振响应影响分析

为研究目前被动湍流风洞试验中无法准确模拟的湍流积分尺度对桥梁结构抖振响应的影响并合理评价风洞试验结果,本文采用抖振频域的计算方法,以典型的一座斜拉桥和一座悬索桥为例,结合主梁节段模型气动力参数风洞试验结果研究了积分尺度对节段模型抖振响应的影响.结果表明:当在小风速时,抖振响应随着积分尺度的增加而减小,而当风速超过一定限值后,抖振响应随着积分尺度的增加先增大后减小;通过对比风洞试验模拟与规范推荐积分尺度的差异,发现风洞试验在小风速时高估了抖振响应,而在大风速时则低估了抖振响应.本文还分析了各国规范中采用的几种水平和竖向风速谱对抖振响应的影响,结果表明几种水平向风速谱对抖振响应的影响可忽略不计,而不同竖向风速谱计算的抖振响应则存在一定差别.     

竖扭耦合的大跨度桥梁颤抖风振响应分析

以Scanlan的颤抖振分析理论为基础，推导了桥梁截面偏心时大跨度桥梁竖弯、扭转相互锅台的颤抖风振基本方程及响应均方值表达式，以金门大桥为算例，证明了求解方法的正确性。     

大跨度桥梁风致竖向抖振控制研究

以鄂东长江大桥(主跨为926m的斜拉桥)为工程背景,建立该桥梁无控、有间断型TMD和连续型TMD的ANSYS模型,对比分析控制器对桥梁风致竖向抖振的减振效果。间断型TMD是在桥梁结构合适的位置布置一段或几段TMD;连续型TMD是在主跨或全桥上连续布置TMD,两者的控制效果均优于单个TMD。ANSYS计算结果表明,间断型TMD和连续型TMD对桥梁风致竖向抖振的减振效果明显。最后,根据相似比制作桥梁模型,进行无控和安装了连续型TMD的桥梁模型风洞试验,结果表明,连续型TMD对桥梁的风致竖向抖振能起到很好的控制效果。     

尾翼气动弹性抖振模型设计与抖振试验研究

针对尾翼非升力型抖振问题,提出尾翼非升力型抖振试验气动弹性模型设计的经验性原则和一种实用的非升力型抖振特性指标。设计制作了某机尾翼气动弹性抖振模型,进行了不同俯仰角和偏航角下的风洞试验。风洞试验结果表明随着机身俯仰角的增加尾翼振动响应没有突变现象发生,偏航角的改变对尾翼振动响应变化趋势影响不大。     

复杂来流桥梁抖振内力多维线性回归算法

为预测复杂来流条件下桥梁结构抖振内力,从概率统计的角度出发,探讨了桥梁结构设计风速条件下风致振动内力和位移之间存在的可解耦的线性关系,建立了桥梁风致振动内力和位移之间的多元线性回归模型,完成了线性回归模型的显著性检验,证实了多维线性回归模型的可靠性和工程实用性．将建立的回归模型应用到以空间多角度偏、斜风组合作用条件下桥梁风致振动内力分析中,得到了复杂来流条件下桥梁抖振内力预测分析的解决办法．多维线性回归算法的提出有助于由桥梁气弹模型风洞试验直接测量得到的位移结果向内力响应精确转换,避免了采用繁琐的斜风作用理论直接推算桥梁构件内力的不足．     

大跨度桥梁全耦合颤抖风振响应分析

本文基于Ｓｃａｎｌａｎ的颤抖风振分析理论，建立了桥梁断面质心与形心不重合时大跨度桥梁横弯、竖弯、扭转全耦合的颤抖风振基本方法，采用复合高斯－拉盖尔方法进行数值积分求得响应值，并以金门大桥为算例，探讨了横向风振响应值的大小及偏心距对响应的影响，得出了一些有益的结论和建议．     

某高墩大跨连续刚构桥抖振时域分析

使用大型通用有限元软件AN SY S建立了某桥的成桥阶段和施工最不利阶段的有限元模型,分析了模型的动力特性.根据POD型的谱表示法模拟了桥梁的脉动风速场并进行了相关性拟合检验,然后基于准定常理论计算了作用在模型上的抖振力时程.最后由HHT方法进行时程分析,分别求得了两种模型的抖振时域分析的结果,据此有效地评价了桥的抗风性能.     

非平稳极端风作用下大跨桥梁瞬态风致效应分析

为了研究非平稳风场瞬态效应对风致桥梁响应的影响,基于Hilbert谱进行全桥非平稳风场模拟,采用Cholesky分解嵌入风场空间相性,并引入2-D阶跃响应函数建立了考虑瞬态效应的非平稳风致桥梁抖振响应分析方法。通过下击暴流和台风实测数据提取Hilbert谱,从而高精度地重现真实下击暴流/台风风场。依托某大跨度悬索桥进行非平稳抖振响应分析,探究了非平稳风场瞬态效应对桥梁气动力和抖振响应的影响。研究结果表明：下击暴流风场表现出显著的非平稳特征,时变平均风致瞬态效应明显改变了风-桥耦合系统的气动特征,使阶跃响应函数呈现出显著的时变性,进而影响大跨度桥梁的抖振响应;而在台风风场中,时变平均风致瞬态效应并不显著,对气动力和桥梁抖振响应的影响几乎可以忽略。     

实际变结构控制系统的抖振削弱方法

变结构控制系统的抖振是影响变结构控制系统广泛应用的主要原因．在分析实际变结构控制系统的抖振的发生机理的基础上,讨论了抖振的消除和削弱途径．仿真结果表明：通过调整趋近规律的参数能达到良好的抖振削弱效果．     

CFD prediction of local scour hole around bridge piers

In order to predict the local scour hole and its evaluation around a cylindrical bridge pier, the computational fluid dynamics (CFD) and theories of sediment movement and transport were employed to carry out numerical simulations. In the numerical method, the time-averaged Reynolds Navier-Stokes equations and the standard k-ɛ model were first used to simulate the three-dimensional flow field around a bridge pier fixed on river bed. The transient shear stress on river bed was treated as a crucial hydrodynamic mechanism when handling sediment incipience and transport. Then, river-bed volumetric sediment transport was calculated, followed by the modification of the river bed altitude and configuration. Boundary adaptive mesh technique was employed to modify the grid system with changed river-bed boundary. The evolution of local scour around a cylindrical bridge pier was presented. The numerical results represent the flow pattern and mechanism during the pier scouring, with a good prediction of the maximum scour hole depth compared with test results.     

梁式桥桥型方案比选分析

大型桥梁在方案设计阶段的失误将造成巨大损失,这种损失在随后的详细设计阶段和施工阶段以及运营阶段都是难以弥补的。因此,有必要对桥梁方案设计的原则进行探讨。提出经济跨径的概念,不仅揭示了多跨桥梁孔跨布置的经济性原则,而且还可以清楚地说明世界桥梁界面临的两大挑战即桥梁大跨度技术与深水基础技术之间的关系。通过对简支梁桥与等截面连续梁桥,连续梁桥与连续刚构桥方案的适用性进行比较,探讨了梁式桥方案设计应遵循的基本原则,还论述了悬臂梁桥与T形刚构桥两种梁式桥被淘汰的原因。     

钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程的线形优化方法

针对南里渡特大桥钢管拱肋吊装的施工工艺，提出了模拟该过程的两阶段拱肋线形优化方法。通过对整个过程的模拟分析，认为该优化方法能有效地满足设计精度要求。     

Optimization of Dead Load State in Earth-Anchored Cable-Stayed Bridges

In order to determine the reasonable completed dead load state in earth?anchored cable?stayed bridges, a practical method is proposed. The method is based on the rigidly supported continuous beam metho...     

Progress in application of CFD techniques

Computational Fluid Dynamics (CFD) is an important branch of fluid mechanics, and will continue to play great roles on the design of aerospace vehicles, exploration of new concept vehicles and new aerodynamic technology. This paper will present the progress of CFD from point of view of engineering application in recent years at CARDC, including the software integration, grid technique, speeding up of convergence, unsteady fluid computation-etc., and also give some engineering application examples of CFD at CARDC.     

现有公路桥梁承载力的分析与评定

现有公路桥梁承载力的分析与评定是当前工程界非常重视的问题.文章通过桥梁的静、动载试验研究,结合桥梁的实际工作状态,全面地分析桥梁的挠度、刚度、抗裂性,准确评定桥梁的现有承载力,这对于公路桥梁的综合评定具有一定的实用价值.     

预应力连续箱梁式桥梁的动力测试及分析

文章拟介绍某预应力箱形桥梁的动力测试方案，动力系数测试结果及分析．影响车辆和桥梁振动的因素很多，现行桥梁动力系数的规范值与实测值之间存在有差异，关于动力系数规范值的取用，是正在研究的课题，论文所介绍的桥梁实测数据，对深入的研究具有一定价值。     

悬索桥主缆的次应力分析

针对在主缆的设计中,采用高的安全系数避免对细部次应力分析而使主缆的承载能力没有充分发挥的现状,尝试对悬索桥的次应力进行较为详细的分析.对悬索桥的主缆由于丝股长度差异、钢丝弹性模量差异以及钢丝弯曲等原因产生的次应力进行分析,并给出了相应的经验计算公式;对缆索角度变化产生的次应力,对以往的计算方法进行了分析,并针对更一般的情况进行了理论分析和公式推导,给出了计算算法;对于由于缆索形状的变化而产生次应力,分解为空隙率差异、截面特性差异、截面形状差异三部分进行分析.分析了悬索桥主缆出主鞍近六边形截面到第一个索夹处圆形截面引起的次应力.最后,结合国内某大跨度悬索桥主缆次应力计算的实例,对次应力的发生部位以及次应力对结构安全的影响进行了分析,并按照英国、日本和丹麦大跨度悬索桥主缆安全系数的计算方法对实例的安全系数进行了分析,认为其安全性能够得到保证.     

大跨度拱桥弹性动力失稳的简化计算

基于Liapunov动力稳定性意义,针对拱结构弹性失稳的特点,研究改进了需对结构整个振动时间历程进行特征值抽取的动态特征值法,通过引入静力稳定系数以及结合关键构件的线性时程计算结果,提出简化的计算方法确定拱桥的动力失稳临界荷载,并以一座实际大跨度拱桥为例进行计算验证,结果表明:该简化方法具有概念清晰,计算快速、准确的特点,可以为大跨度拱桥的动力稳定性能研究提供更为有效的研究手段,同时也适用于其他存在稳定问题的土木工程结构.