空间网壳结构风振系数计算分析

以某空间网壳结构为例,采用刚性模型风洞测试风压时程数据,形成有限元模型节点风荷载时程计算风振响应,从而得到风振系数.由于结构外形复杂,计算了3个方向的位移风振系数.分析表明,3个方向上屋盖风振系数随风向角变化规律类似,大拱曲边涡脱效应使得0度、180度风向角为最不利风向角.另外,比较了非线性模态叠加法与Newmark积分计算结果.表明该方法在充分选取参振振型后可快速求得风振系数,精度满足工程要求.     

大跨钢桁加劲梁气动弹性模型的设计方法

全桥气动弹性模型试验对于大跨径桥梁的抗风设计和施工具有重要的指导意义,目前,气动弹性模型的设计中对于加劲梁刚度的模拟,通常是采用金属芯梁的方法,这种方法适用于箱梁结构.而对于桁架这种结构,由于芯梁在一定程度上影响风的绕流状态,会导致较大的偏差.本文提出在主梁弦杆上用4个"U"形弹性元件把各个梁段连接起来,通过弹性元件的变形来模拟主梁的刚度,大大地降低了模型附加设施对气动力的影响.以坝陵河大桥为例,介绍了大跨钢桁加劲梁的气动弹性模型的设计.     

Π型钢-混叠合梁斜拉桥涡振性能及整流罩制振措施研究EI北大核心CSCD

大跨度Π型钢-混叠合梁斜拉桥存在常遇风速下的涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)。为了抑制涡激振动,采用1∶50节段模型风洞试验,研究了不同气动措施对主梁涡振制振的作用,包括下稳定板、导流板、裙板、整流罩等措施。试验结果表明,只有整流罩与下中央稳定板的组合气动措施能在不同风攻角和0.66%的阻尼条件下,将主梁的竖弯与扭转涡振振幅同时降低75%以上。在此基础上,通过提高整流罩竖板高度优化了该制振措施,继而开展的1∶20节段模型风洞试验的结果表明,优化后的措施能够完全消除Π型叠合梁在不同风攻角和0.5%小阻尼比下的涡激振动。最后,数值计算的结果表明,优化后的整流罩组合措施能够同时降低主梁上、下表面旋涡脱落尺寸,并显著减小主梁受到的周期性涡激力,从而达到抑制主梁涡振的效果。研究成果可为Π型钢-混叠合梁斜拉桥的涡振制振措施设计提供参考。     

苏通长江公路大桥最大单悬臂施工状态结构模态参数识别

将HHT法与随机减量技术相结合,利用现场实测的位移时程信号,对苏通长江公路大桥主梁最大单悬臂施工状态结构模态参数进行了识别.所识别出的频率与有限元分析的结果相近,识别出的模态阻尼比与<公路桥梁抗风设计规范>给定值差别较大.表明运用本文所提出的方法进行结构模态参数识别是有效的,规范所给阻尼比值具有很大离散性.针对不同特大桥梁有必要进行相应模态阻尼比实测,以便满足施工和设计的需要.     

基于CFD的分离式三箱主梁气动优化研究

超大跨度桥梁对风的作用较为敏感,抗风性能已成为超大跨度桥梁设计的控制性因素。分离三箱主梁是超大跨度桥梁典型的主梁断面形式,但针对分离三箱主梁的气动性能的研究较为少见。针对分离三箱主梁,设计了6种不同气动措施,通过对比不同气动措施情况下桥梁的静风稳定性能和颤振稳定性能,讨论各气动措施设置对分离三箱主梁气动特性的影响,并提出气动措施设置方法的建议,研究结论对超大跨度桥梁气动优化具有指导意义。     

大跨屋盖基于位移响应协方差等效静力风荷载计算方法

目前,频域内有多种等效静力风荷载求解方法,但每种方法都有其局限性;时域内也提出了风致响应的计算方法,却没有完整地提出求解等效静力风荷载的方法。本文基于位移响应协方差矩阵,提出了一种计算大跨屋盖结构等效静力风荷载的新方法。本方法的关键是获得位移响应的协方差矩阵,对于时域法,由于时程分析能得到位移响应时程,故可根据时程序列直接计算得到;对于频域法,也可由各阶模态响应推导得到,因而本方法既适用于时域法,也适用于频域法。最后,以某大跨屋盖结构作为工程实例,计算了等效静力风荷载,并将其与CQC方法计算结果进行了比较,验证了方法的有效性。     

大跨度挑蓬气弹模型风振系数风洞试验

气弹模型试验能够全面考虑结构和气流间相互作用,真实地反映结构在大气边界层中的受力特性和响应形式,是结构风振研究的一种重要手段。探讨适用于复杂外形建筑结构模型设计相似准则,通过一体育场大跨度挑蓬缩尺比1:200气弹模型,在模拟大气边界层风场及场址地形地物的条件下,测量体育场罩棚表面的位移响应,进而得到罩棚结构设计需要的风振系数。     

特大跨钢桁梁悬索桥主梁气动参数试验研究

以一大跨悬索桥坝陵河大桥钢桁梁主梁断面为研究对象,通过节段模型风洞试验和高频动态天平测力试验,得到了钢桁梁主梁优化断面并试验得出三分力系数、颤振导数以及气动导纳,归纳出适合钢桁梁桥梁断面的气动导纳经验公式,改善了传统上计算抖振在气动导纳上的明显缺陷。研究成果已经应用于坝陵河大桥的建设,且可以为以后类似桥梁的抗风设计提供参考。     

风-车-桥系统空间耦合振动研究

风-车-桥耦合振动系统中将自然风作为空间相关的平稳随机过程,车辆采用质点-弹簧-阻尼器模型,桥梁采用有限元模型。在分析风桥间的流固耦合作用、车桥间的接触耦合作用及风对车辆的空间脉动作用的基础上,将风、车、桥三者作为一个交互作用、协调工作的耦合动力系统,提出了一种较为完善的风-车-桥系统空间耦合振动分析模型。基于轮轨接触点处的几何协调条件和力学平衡关系,建立了系统运动方程的分离迭代求解算法。最后以京沪高速铁路南京大桥为工程背景,采用自行研发的桥梁结构分析软件BANSYS对比分析了风-车-桥系统振动特点。     

H型断面渐近发散振动气动力特征的数值模拟研究

基于计算流体动力学(CFD)数值模拟和连续小波变换的方法研究了渐近发散振动条件下H型断面的非线性气动力。采用二维非定常不可压缩雷诺平均N-S方程结合重整化群(RNG)k-湍流模型计算纯扭转或竖向渐近发散振动条件下的气动力。采用复Morlet小波对气动力进行连续小波变换,结合蛇形罚函数方法提取小波脊。由小波脊识别气动力的各瞬时频率及对应的瞬时振幅。研究表明:H型断面在大振幅振动条件下的气动力存在多倍于强迫振动频率的高次谐波,各频率成份的瞬时振幅与激励瞬时振幅间存在复杂的非线性关系。