门式变断面桥塔气动力系数及涡振性能研究

为研究门式变断面桥塔风致静动力性能,采用CFD数值模拟方法对塔柱典型断面进行定常及非定常分析,考查了断面静力气动力系数及涡振参数,对桥塔涡振性能进行了初步评判;通过气弹模型风洞试验,测试了塔柱自振特性,考查了不同风速下均匀流及紊流场中桥塔涡振起振风速及塔顶水平向位移响应,并与数值分析结果进行了对比。研究表明,风洞试验与CFD结果吻合,采用数值分析方法对桥塔顺桥向涡振性能进行预测具有足够精度;横桥向来流作用下,塔柱可能发生顺桥向涡振。     

桥梁涡激振动响应浅谈

采用有限元法计算桥梁涡激振动的时程响应．应用条带假设和半经验半解析的Scanlan第二涡激作用力模型实现涡激作用力在时间和空间上的离散化：针对Scanlan模型中Vander pol性质的时间频率混合项，引入时频混合格式的A丌方法来计算涡激时程响应．与传统的连续模型和随机振动理论计算桥梁涡激响应方法相比，时程计算可以考虑多振型的组合作用，结构非线性等多种影响，具有较大的灵活性。     

一维钝体竖向涡激振动拍振响应及涡激力识别

涡激振动是在低风速下很容易出现的一种风致振动现象,一维钝体涡激振动具有自激、自限特性。拍振则是涡激振动一种典型形式,为钝体固有频率和涡脱频率共同作用结果。拍振理论研究目前为止仍未有满意结果;主要通过数值计算方法和风洞试验进行研究,数值计算难度很大难以实现;风洞试验研究较直观,但不能解释其作用机制。基于Scanlan非线性模型,采用KBM法(渐近法)推导一维钝体竖向涡激振动拍振响应一次近似解,探讨通过拍振时程响应曲线识别气动参数、涡激力方法。最后,以一大跨度桥梁主梁节段模型风洞试验为例,识别气动参数及其非线性涡激力。     

矩形TLD在结构振动控制中的性能试验研究

介绍了矩形浅水TLD的减振机理和工程应用。通过4层钢架在简谐荷载作用下的试验研究,比较了该钢架在受控前和受控后的位移、加速度反应,表明TLD对结构低频振型具有比较好的减振作用。     

分离双箱主梁涡激振动性能研究

通过节段模型风洞试验,并对某长江大桥初设方案的涡激振动抗风性能进行了定量分析,试验结果表明:该方案主梁涡激振动问题比较严重,并基于数值模拟方法模拟了气流流过桥梁断面的绕流变化,提出了改善主梁涡振性能的措施,优化后主梁断面的风洞试验结果表明:优化后的主梁具有较好的抗风稳定性。     

高耸钢烟囱环形TLD减振试验与数值模拟

针对高耸钢烟囱环形调谐液体阻尼器(TLD)的减振试验及其数值模拟开展研究。根据高耸钢烟囱模型结构,设计制作了环形TLD试验模型,确定了试验加载和测点布置方案。建立了环形TLD力学模型,并推导了高耸结构环形TLD减振控制的动力分析模型,据此编制了高耸结构环形TLD减振的分析程序。分别开展了模型结构设置纯水环形TLD、附加金属栅格环形TLD和附加泡沫颗粒环形TLD的减振试验,并进行了数值模拟对比分析。研究表明:所编制的程序能够模拟模型结构设置环形TLD减振结构体系的动力响应;当环形TLD调谐频率比为0.9时,减振体系阻尼比超过0.04,减振效果最佳;附加金属栅格或泡沫颗粒,能够提高环形TLD中液体阻尼,耗散振动能量,但随着液体运动受限增加,减振效果有所下降。研究为高耸钢结构环形TLD减振的设计和应用提供了相关数据。     

扰流板对钢管构件涡激振动抑制效应的数值模拟研究

具有较大长细比的钢管构件容易发生涡激振动。对于主导风向常年固定的地区,提出沿钢管通长方向布置一块条形扰流板来抑制涡振的方法。扰流板与风向的夹角是影响减振效果的关键参数,采用数值模拟的方法对这一关键参数进行研究。     

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.     

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。     

斜拉桥钢桥塔索塔锚固区受力分析

以某在建主跨110m异型桥塔斜拉桥为例,基于钢桥塔索塔锚固区构造的合理简化,建立有限元模型,分析了不同工况下钢桥塔的受力和变形,给出需要改进的设计要点以及在设计和施工中应注意的问题,得到了该锚固区的应力大小和分布规律。     

脱排一体式钢塔设置TMD对减轻风致振动的 控制研究

为了减轻脱排一体式钢塔的风致振动,采用调谐质量阻尼器(TMD)控制装置,对其进行风振控制研究。利用ADINA有限元软件,进行脱排一体式钢塔的风洞数值模拟与时程分析,并对脱排一体式钢塔结构进行现场实测,现场实测结果与数值模拟结果误差在15%之内,验证了数值模拟方法的准确性。根据脱排一体式钢塔的结构特性,合理设计了TMD控制装置。进行风荷载作用下设置TMD的脱排一体式钢塔时程分析,结果表明,TMD控制装置可以增加脱排一体式钢塔的等效阻尼比,有效降低脱排一体式钢塔的整体位移、加速度响应与结构底部应力响应,但会增大结构上部与中部的应力响应。TMD与主体结构相对位移较小,可对TMD控制装置进行优化设计。     

大攻角及桥面粗糙度对扁平钢箱梁涡振性能的影响

为探究大攻角及桥面粗糙度对扁平钢箱梁涡振性能的影响,对寸滩长江大桥主梁进行了风洞试验。应用Matlab软件模拟桥面粗糙度变化范围,根据模拟结果选取对应的砂纸在试验中模拟桥面粗糙度,分析了攻角及桥面粗糙度对扁平钢箱梁涡振区间及幅值的影响。试验研究表明:在大攻角下扁平钢箱梁的涡振振幅和范围明显增大,对桥址位于山区等容易发生大风攻角的地区的桥梁应进行大攻角试验。扁平钢箱梁的涡振响应随着桥面粗糙度增大而减小。正攻角范围内,桥面粗糙度对涡振响应的影响随着攻角减小而增大。桥面粗糙度发生变化时,扭转涡振响应更加敏感,变化幅度大于竖向涡振响应变化幅度。     

基于非线性涡激力广义模型的涡振幅值换算

节段模型测振风洞试验是研究涡激共振风速锁定区间和振动幅值的主要手段之一,但节段模型涡振振幅并不能由几何缩尺比直接换算至实桥,需要对测试结果进行修正。已有研究表明,涡激力具有强烈的非线性特性,因此基于线性涡激力模型的换算方法不再适用。此外,由于采用的非线性涡激力模型不准确,基于非线性涡激力模型的已有换算方法也不一定适用,并且目前基于非线性涡激力模型的换算方法也没有给出阻尼比的修正方法。为此,文章借鉴量纲分析方法,推导非线性涡激力广义模型,并给出计算涡振振幅的非线性涡激力简化广义模型,然后根据能量相等的原则推导节段模型与实桥的涡振幅值换算公式。研究表明：当节段模型与实桥结构阻尼比一致时,振幅换算关系仅与桥梁阵型函数值有关;当节段模型与实桥结构阻尼比不一致时,振幅换算关系还与涡振生长或衰变过程位移振幅变化率以及涡振稳定状态无量纲幅值有关;不同换算方法的结果对比表明本文换算结果与实测值最为接近。     

钢桁架人行桥人致振动

通过对某钢桁架桥进行人致振动计算,分别采用单人侧向人致振动计算分析和人群侧向人致振动计算分析,得出了在不同荷载工况下的位移、加速度的曲线,根据相应舒适度指标判定此桥的舒适度状况,此桥的舒适度属于比较差的范围。     

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。     

某斜拉桥钢塔柱门式吊装塔架仿真分析

结合某斜拉桥主塔钢塔柱门式吊装塔架的结构设计,利用大型有限元分析软件Midas／civil2006对该塔架结构进行了空间仿真分析,在最不利工况下,研究了塔架结构的应力分布、变形和整体稳定情况,其分析结果及研究结论可为其他工程积累经验。     

波形钢腹板箱梁桥车桥耦合振动冲击系数研究

以实际工程背景泼和大桥为实例,分析了车速、路面不平顺、桥梁结构阻尼对连续梁桥冲击系数值的影响,分析结果表明,随着车速的增加,桥梁动挠度及冲击系数值有增大趋势;路面不平顺是影响车桥耦合振动值的主要因素之一,随着路面状况的恶化,桥梁动挠度值明显增大;桥梁结构阻尼能在一定程度上减小桥梁冲击系数值。