普立特悬索桥抖振响应时域分析

普立特大桥是一座山区大跨悬索桥,为高柔的风敏感结构.在分析抗风性能时,利用ANSYS软件,建立了普立特悬索桥的三维有限元模型,分析了该模型的动力特性,根据Deodatis的谐波合成法模拟了桥梁的随机脉动风场并进行了检验,然后基于准定常理论计算了作用于模型上的抖振力时程,自激力以单元气动刚度及阻尼矩阵的形式在ANSYS中以Matrix27矩阵输入,最后由时程分析求得桥梁在考虑与不考虑自激力作用时的抖振响应.计算结果表明考虑自激力后主要改变了桥梁振动的平衡位置和在部分方向振动中起到正阻尼作用,为同类桥梁的抗风设计计算提供参考.     

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.     

大跨径刚构连续梁桥悬臂施工阶段抗风性能

依托长白山国际旅游度假区主跨160m三跨刚构连续梁桥工程,利用Midas Civil软件对依托工程各悬臂施工阶段的动力特性进行计算,分析各个施工阶段的振型和基频的变化规律。根据桥址处的气候条件,计算阵风风速,利用Midas FEA软件CFD模块模拟风场区域,计算桥梁结构最大悬臂状态三分力系数,进而求得静阵风荷载。采用抖振力的实用简化计算方法进行桥梁最大悬臂状态抖振力分析。验算了在风荷载作用下最大悬臂状态结构的安全性。     

横风作用下大跨度人行悬索桥振动使用性研究

为了研究大跨人行悬索桥(LSSF)由横向风引起的振动舒适性问题,以主跨为460 m的柔性人行桥为对象,利用谱表示法生成不同湍流强度下的脉动风时程. 基于数值模拟方法识别的18个颤振导数,计算有理函数表达的自激力. 通过横风作用下的非线性抖振响应时域分析,比较自激力和结构阻尼对抖振响应的影响,分析湍流强度对抖振响应和舒适性的影响,讨论具有不同设计参数的中央扣和抗风缆对减轻桥梁抖振响应的效果. 结果表明,自激力对大跨度人行悬索桥的抖振响应有不可忽视的影响;在平均风速为15 m/s的横风作用下,湍流强度增加50%,桥梁的抖振响应增加30%~68%;中央扣能够明显减小1/4跨和3/4跨的竖向振动;增加抗风缆刚度能够有效减小竖向及跨中横向振动.     

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.     

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。     

大跨度斜拉桥拉索的抖振响应计算方法

为完善大跨度斜拉桥拉索的抖振响应计算方法,分析了桥梁抖振反应谱法的不足之处,给出了适用于大跨度斜拉桥拉索的气动阻尼计算公式。结合气动阻尼计算公式,对桥梁抖振反应谱法进行改进,进一步提出了适用于大跨度斜拉桥拉索的顺风向抖振响应均方根值的近似计算公式,并对公式的适用性和影响因素进行了分析。研究结果表明:当风速大于40 m/s且拉索无量纲垂度参数在0.76～2.29之间时,该公式具有良好的准确性。运用该公式能方便有效地计算斜拉索的顺风向抖振响应均方根值,可为相关研究及工程分析提供有效方法。     

斜拉桥П型开口主梁断面抖振性能比选

为获得斜拉桥П型开口主梁断面在脉动风作用下的合理气动外形,在风洞试验的基础上进行了抖振性能比选.首先,以一主跨300 m的斜拉桥为原型,设计了3组不同的П型主梁断面;其次,进行了节段模型测力、测振风洞试验,获得П型主梁断面在不同风攻角下的静风三分力系数和颤振导数等气动力参数;最后,以上述气动力参数为基础,采用同时考虑自激力和抖振力的计算模型对不同П型主梁断面的抖振性能进行比选分析.结果表明:不同外形主梁的抖振响应不同,通过改变外形可以改变П型主梁在任一自由度上的抖振性能,但对竖向、侧向和扭转自由度的影响往往很难同时达到最优.П型主梁断面合理气动外形的选择,应根据斜拉桥受力特性,综合考虑颤振、涡振和抖振性能后确定.     

湍流风速谱有效模态的POD分析法

大跨度桥梁和极端天气的出现,使得桥梁的抖振问题备受关注。然而抖振分析的最重要参数之一是风速谱,传统的抖振分析方法认为所有频率的风速会激发桥梁的抖振响应,针对此问题本文提出了基于本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition ）方法对风速谱分解。以某斜拉桥为算例通过对风速谱的分解研究了其有效参与模态对桥梁抖振的贡献。研究发现并不是所有频率的风速谱会激发桥梁的抖振响应,其响应与结构的自振模态和风速谱的有效湍流参与系数有关。     

大沽河航道桥抗风性能试验研究

采用双梁法力学计算模型对大沽河航道桥的成桥状态及施工状态进行了动力特性分析，依托全桥气弹模型风洞试验，对此独塔自锚式分离双箱梁悬索桥进行了成桥状态和施工状态的颤振及抖振试验，可测定颤振临界风速及抖振响应，据此分析评估该桥的抗风性能。结果表明，该桥县有较好的抗风稳定性，并对同类型桥梁的设计有一定指导作用。     

Non-stationary Buffeting Response Analysis of Long Span Suspension Bridge Under Strong Wind Loading

The non-stationary buffeting response of long span suspension bridge in time domain under strong wind loading is computed. Modeling method for generating non-stationary fluctuating winds with probabilistic model for non-stationary strong wind fields is first presented. Non-stationary wind forces induced by strong winds on bridge deck and tower are then given a brief introduction. Finally, Non-stationary buffeting response of Pulite Bridge in China, a long span suspension bridge, is computed by using ANSYS software under four working conditions with different combination of time-varying mean wind and time-varying variance. The case study further confirms that it is necessity of considering non-stationary buffeting response for long span suspension bridge under strong wind loading, rather than only stationary buffeting response.     

金马大桥抖振响应的时域分析

金马大桥是一座独塔斜拉桥与两侧T构相连接的大跨度协作体系桥梁,该桥结构形式新颖且桥位处于台风多发区,因此,对该桥进行抖振响应分析是非常必要的。首先利用谐波合成法将脉动风速模拟为多个互相关的随机过程,接着给出抖振力和自激力的时域表达式,据此对金马大桥进行了抖振响应分析。结果表明,尽管该协作体系斜拉桥采用抗扭能力较差的边主梁形式,但其抗风能力是有保证的。     

大跨度中承式拱桥节段模型风洞试验

风致振动是大跨度中承式拱桥设计的主要控制因素之一,本文介绍了重庆菜园坝长江大桥风洞主桥节段模型静力三分力试验以及节段模型动态试验的主要内容及相应的结果,介绍了由于双拱干扰下的主拱静力三分力试验和涡振试验及其结论。试验表明,桥梁主桥具有良好的气动稳定性,主拱在风载下受力极为复杂。由于前榀拱尾流的影响,后拱阻力系数起伏较大。当两榀拱相距较近时,后拱的阻力系数为负数,随着间距的增大逐渐增大。试验结果将为大桥的抖振、涡振以及颤振分析提供依据。     

Field measurement on wind characteristic and buffeting response of the Runyang Suspension Bridge during typhoon Matsa

Field measurement on wind characteristic and buffeting response of existing bridge is of great value to the development of bridge wind engineering, and the structural health monitoring system (SHMS) employed in many long-span bridges provide a research basis for the field measurement. In order to provide reliable basis for wind resistant evaluation of Runyang Suspension Bridge (RSB), two anemometers and 85 accelerometers were installed in the SHMS of RSB. In August 2005, Typhoon Matsa crossed over Jiangsu, the SHMS timely recorded the typhoon and structural vibration responses. In this paper by using the time-frequency technique and statistical theory, the recorded data were analyzed to obtain the strong wind characteristics, the buffeting response characteristics of the cable and deck, and the variation of buffeting response RMS versus wind speed. Results obtained in this study can be employed to validate the credibility of current buffeting response analysis theory techniques, and provide reference values for wind resistant evaluation of other long-span bridges. Supported by the National Hi-Tech Research and Development Program of China (“863” Project) (Grant No. 2006AA04Z416), the Key Project of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50538020) and the Outstanding Youth Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50725828)     

大跨连续刚构桥最大悬臂阶段抖振时域分析

对某大跨连续刚构桥进行最大悬臂施工阶段的空间有限元分析,采用AR模型并考虑空间相关性对桥地址处脉动风场进行模拟。基于MiyataT准定常气动力模型,在ANSYS中引入自激力的影响,对该桥进行抖振时域分析,同时将结果与静阵风响应进行了比较,得到脉动增大系数,并利用抖振分析结果对该桥施工人员的安全性和舒适性进行了预评。     

桥梁风工程2020年度研究进展

随着土耳其恰纳卡莱大桥、中国张皋过江通道以及西堠门公铁两用大桥等超大跨度桥梁的建造,桥梁风工程研究面临新的挑战。继2019年研究进展后,聚焦桥梁颤振、桥梁涡激振动和桥梁抖振等桥梁抗风设计关键问题,通过对风工程领域主流学术期刊论文的梳理,介绍和评述了2020年以来相关领域主要研究进展。     

门型桥塔施工期风致抖振分析及舒适性评定

针对门型桥塔施工期典型工况风致抖振和施工人员舒适性问题,提出一种施工期桥塔施工人员舒适性的评价方法.采用ANSYS瞬态动力学研究方法,研究了某大跨径悬索桥砼桥塔施工期典型工况的抖振响应及施工人员的舒适性.实验结果表明,门型桥塔施工舒适性的最不利工况发生在没有施工横梁的工况1,而不是施工的最终裸桥塔工况4.传统上根据位移均方根和最大值来衡量桥塔施工可靠性是不科学的,应该综合考虑位移均方根、最大值和狄克曼指标来科学衡量施工人员的舒适性.该研究结果可为同类桥塔的施工抗风安全控制提供理论参考.