大跨径悬索桥颤振稳定性的参数研究

颤振稳定性已成为影响和控制大跨径悬索桥设计的一个重要问题。运用大跨径桥梁三维非线性颤振分析方法，以润扬长江大桥为背景，对一些设计参数，如桥跨布置、矢跨比、边主跨比、加劲梁的高度和恒载集度等，进行了颤振的参数分析，并指出了影响大跨径悬索桥颤振稳定性的主要设计参数。     

不同主梁断面形状的大跨度桥梁颤振机理研究

基于线性颤振分析理论，考虑结构的动力特性和作用在结构上的气动力随风速以及结构变形的非线性变化因素，提出了大跨度桥梁的三维非线性颤振分析方法。运用该方法对具有流线型和钝体主梁断面的大跨度桥梁进行了各项非线性颤振分析，揭示了不同主梁断面形状大跨度桥梁颤振形态的内在本质和区别以及颤振发生的机理。     

部分斜拉桥动力特性及颤振稳定性分析

部分斜拉桥是一种新型桥梁,其整体刚度比常规梁式桥要小,颤振问题比梁式桥可能突出,为了解该类桥梁的颤振稳定性,以海南某项目大桥主桥为背景,开展数值分析研究。采用有限元软件ANSYS建立该桥模型,对该桥成桥状态及最大双悬臂状态的动力特性、颤振稳定性进行了分析。分析结果表明,该桥无论是在成桥状态还是在最大双悬臂状态下,颤振临界风速都远高于颤振检验风速,具有足够的安全性。     

扁平箱梁的颤振临界风速估算

提出一种估算扁平箱梁颤振临界风速的方法,分析了影响桥梁主梁断面颤振稳定性的参数,选定公式拟合数学的模型,利用诺模图和最小二乘原理初步拟合出计算公式,并用CFD数值模拟技术考虑扁平箱梁宽高比与斜腹板倾角对颤振临界风速的影响,并将宽高比对颤振临界风速的影响纳入计算公式,最后将计算公式应用于工程实例。结果表明计算误差在20%以下,为桥梁断面颤振稳定性方案比选和科研提供可靠的参考依据。     

大跨度悬索桥施工阶段颤振稳定性研究

运用大跨度桥梁三维非线性颤振分析方法，对宜昌长江大进行了施工阶段加劲梁对称和非对称架设情况的颤振分析，探讨了施工阶段悬索桥颤振稳定性的变化规律、不同施工方法以及非线性因素对施工阶段县索桥颤振稳定性的影响。     

附属设施对桥梁颤振临界风速的影响

该文旨在研究桥梁栏杆和行人观光通道两类附属设施对颤振临界风速的影响.首先介绍了颤振分析的方法;然后基于强迫振动法识别的颤振导数,分析了两类附属设施对颤振导数的影响作用;最后通过二维颤振分析研究了两类附属设施对典型桥梁颤振临界风速和颤振能量分配比例的影响.结果 表明:钝体边主梁断面斜拉桥增加桥面不透风混凝土防撞护栏后颤振...     

基于主动翼板的桥梁颤振次最优控制

颤振是大跨度桥梁抗风设计中的关键问题。通过对颤振进行主动控制影响桥梁的气动形态从而改变作用于结构上的气动力，达到抑制颤振的目的，对于大跨度桥梁的颤振控制是行之有效的手段。但是桥梁的颤振主动控制涉及到气动力的获取和控制率的优化问题，迄今未能完全解决。结合桥梁主动控制前期研究并借鉴航空领域中的颤振主动控制原理，研究了基于主动翼板的桥梁颤振控制问题；基于机翼-副翼理论和颤振导数形式给出了流线箱梁-主动翼板的自激气动力表达式，同时考虑主梁钝体特性和其与主动翼板气动干扰效应；由流线箱梁-主动翼板的气动力表达式和试验控制的诉求，采用次最优控制理论，构造基于少数状态变量的桥梁颤振系统反馈控制方程。根据流线箱梁-主动翼板气动力表达式和次最优控制理论，针对平板-翼板和流线箱梁-翼板系统，首先由数值风洞获取系统的气动力，并采用自编程序解算次最优颤振控制律；最后通过计算流体动力学（CFD）流固耦合数值仿真对控制效果进行检验。结果表明：对于平板-翼板系统，基于流线箱梁-主动翼板气动力表达式而获取的颤振导数与理论解吻合，验证了该气动力表达式的准确性，可用于后续控制分析；结合系统的气动力，次最优控制率在超越无控制结构的临界风速下，能够快速抑振。据此，主梁-翼板系统的次最优控制可面向实际抑制桥梁颤振，并提高颤振临界风速。     

结构变形效应对大跨径悬索桥颤振的影响研究

大跨径悬索桥对风的作用非常敏感，桥梁在风荷载的作用下将产生重大变形。由变形引起的结构动力特性以及空气力的非线性变化效应将会对大跨径悬索桥的颤振产生不容忽视的影响。基于结构的变形后状态，充分考虑结构变形引起的非线性效应，建立了大跨径桥梁颤振分析的三维非线性方法及其计算程序。结合某悬索桥进行了颤振分析和研究，并揭示了结构变形产生的非线性效应对大跨径悬索桥颤振影响的程度和机理。     

大跨度桥梁结构气动耦合直接颤振分析

基于结构的有限元全物理模型，提出了用于分析大跨度桥梁耦合颤振的直接分析方法。将系统的气动运动控制方程转化成广义特征值问题，为求解大型稀疏矩阵对的部分特征值和特征向量，介绍了一种高效的同时迭代方法，由于只需进行单参数的搜索过程且计算效率较高，用该方法分析了实际大跨度桥梁颤振问题是合适的，此外，对具有理想平板截面的简支梁结构和江阴长江大桥进行了直接颤振分析，证实了此方法的可靠性和有效性。     

桥梁颤振导数识别及颤振分析的不确定性研究

由于风洞试验和理论模型的各种不确定性，通过风洞试验获得的颤振导数及相应的颤振临界风速存在不确定性。为了量化这些不确定性，提出了一种创新的近似贝叶斯方法。该方法通过抽样和模拟来近似表达似然函数，从而实现颤振导数的准确识别和不确定性量化。同时，还研究了颤振导数不确定性在颤振分析中的传播情况。采用子集模拟技术与近似贝叶斯方法相结合，以提高参数后验样本的抽样效率。该方法不仅能够获得颤振导数和颤振临界风速的最优估计，还能获得其后验概率分布。通过理想平板数值模拟和实桥主梁断面风洞试验，验证了该方法的有效性，并将其与传统最小二乘法进行了比较。研究结果显示：该方法得到的颤振导数最优估计与最小二乘法结果非常接近；在低风速下，所有导数的不确定性都较小，而在中高风速情况下，大多数导数都具有较大的不确定性，尤其是接近颤振临界风速时，所有导数的不确定性均较大；颤振导数的不确定性会在颤振分析中传播，导致颤振临界风速也存在较大的不确定性。所提出的近似贝叶斯方法能够准确识别颤振导数，并量化其不确定性，从而实现桥梁颤振性能的概率性评价；为桥梁颤振分析提供了新的思路，为确保桥梁的抗风安全提供了有力支持。     

大跨度桥梁非线性空气静力和动力行为研究

随着桥梁跨径的增大，由于空气作用产生的大型变形将对大跨度桥梁的空气静力和动力行为（颤振）产生不容忽视的非线性效应。考虑结构变形对作用于结构上的空气静力和动力的非线性影响，提出了基于变形后状态的空气静力和颤振的非线性分析方法，并编制了程序设计。最后，结合江阴长江大桥进行了分析和研究，揭示了非线性因素对大跨度悬索桥空气静力和颤振行为的影响机理和规律。     

大跨度悬索桥的颤振稳定性研究

颤振稳定性是大跨度悬索桥设计中倍受关注的重要问题。运用大跨度桥梁的三维非线性颤振分析方法,以润扬长江大桥为背景,对影响悬索桥颤振稳定性的一些设计参数如桥跨布置、矢跨比、边主跨比、加劲梁的高度、恒载集度及其支承体系等进行了分析,指出了影响大跨度悬索桥颤振稳定性的主要设计参数,并探讨了具有良好抗风性能的大跨度悬索桥合理结构体系。     

缆索承重桥梁空气静力失稳与动力失稳(颤振)的比较

通过对缆索承重桥梁空气静力失稳与动力失稳（颤振）进行的比较分析，指明了在何种条件下静力失稳会提前于动力失稳（颤振）前发生，为今后进行桥梁的抗风设计提供参考。     

大跨桥梁颤振分析理论研究进展

随着悬索桥跨径朝向2 000 m级发展，由大攻角和大振幅引起的结构非线性和气动力非线性影响突出，颤振设计面临着前所未有的挑战。传统的桥梁颤振计算理论及方法已无法满足大跨度及超大跨度桥梁的抗风设计需求，亟需发展桥梁非线性颤振计算理论与方法。在扼要回顾线性颤振理论研究成果的基础上，对近年国内外关于桥梁非线性颤振的研究进展及主要成果进行了总结，介绍了非线性自激气动力的研究成果和几种典型的非线性自激气动力模型，并根据桥梁断面气动力随振幅变化的非线性特性，重点介绍了2种不同类型的非线性耦合颤振计算方法，其有效性和准确性均通过风洞试验进行了验证。需要指出的是，气动力的振幅依存性是大跨度桥梁颤振后状态研究的关键所在，尤其是计入耦合效应的高次谐波气动力的振幅依存性。基于目前的研究进展，确定了三维和多模态非线性颤振计算方法，任意运动及紊流下非线性气动力建模和非线性颤抖振理论，以及如何科学制定"软颤振"的评价标准是未来需要重点开展的几项工作。     

桥梁颤振检验风速修正系数研究

讨论了由于脉动风的不规则性和空间相关性对大跨桥梁颤振检验风速修正系数的影响，并根据不同的地表类别，给出了桥梁颤振检验风速修正系数的计算结果。     

基于风险决策和保险定价的桥梁颤振风险评估

为了评估因桥梁颤振带来的经济风险,提出了一种全新的桥梁颤振风险评估方法。该方法基于一种已有的4变量桥梁颤振可靠度模型,先采用Monte Carlo方法计算桥梁颤振的失效概率,然后用货币的形式定量地刻画桥梁颤振的风险,并引入效用理论进行风险决策。最后,运用该方法对上海颗珠山斜拉桥进行了颤振风险分析。结果表明:该方法简单实用,所得的结果可以作为桥梁投资和保险定价的依据。     

扁平箱梁颤振计算公式中联合折减系数的量化研究

扁平箱梁已广泛应用于大跨度桥梁的主梁设计中，其颤振性能通常会借助物理和数值风洞的方法获得，测试周期长、费用高。尽管采用颤振计算公式可以简便计算扁平箱梁的颤振临界风速，但当前公式中未考虑扁平箱梁气动外形和来流攻角的具体影响，计算误差较大，无法用于实际工程设计。为了提升颤振计算公式中联合折减系数的准确度，利用节段模型风洞试验开展气动外形和风攻角对扁平箱梁颤振性能影响的研究。在分析各种气动构件和外形参数对扁平箱梁颤振性能的影响后，确定以斜腹板倾角和宽高比为气动外形变量，设计制作3组12个节段模型，分别在5个风攻角下测试了有栏杆扁平箱梁的颤振性能。在此基础上，根据节段模型风洞试验获得的颤振临界风速，结合弯扭耦合颤振闭合解计算公式，量化了气动外形和风攻角变化对扁平箱梁颤振的影响，给出不同条件下扁平箱梁颤振计算公式中的联合折减系数。最后，基于实际桥梁的颤振临界风速算例，验证利用联合折减系数计算颤振临界风速的准确性和适用性。研究结果表明：在0°风攻角和正风攻角下，当扁平箱梁的宽高比分别为11，9时，斜腹板倾角的减小有利于颤振临界风速提高，宽高比为7时，斜腹板倾角对颤振临界风速没有影响；在负风攻角下，3组宽高比模型斜腹板倾角的减小均会引起扁平箱梁颤振临界风速的降低；联合折减系数与扁平箱梁截面的颤振性能正相关，可直接反映其颤振性能，相对于目前《公路桥梁抗风设计规范》中扁平箱梁颤振临界风速计算时的固定折减系数，该系数能够具体和准确反映气动外形和风攻角对扁平箱梁颤振的影响，可以结合颤振计算公式快速、准确地计算出大跨度桥梁颤振临界风速。     

不确定气动干扰效应影响下并列大跨度桥梁颤振导数识别方法

将处于自然风中一前一后并列布置的大跨度桥梁相互之间可能存在的不确定相互气动干扰处理成随机气动干扰,并归入到紊流风随机激励中,采用基于模态参数识别的随机子空间识别方法,开发了桥梁断面颤振导数识别的专用程序,并以具有理论解的Theodorsen平板为例,通过系统响应数值仿真和颤振导数识别,验证了该方法的可靠性。针对实际大跨度桥梁,设计了并列节段模型试验悬挂系统,开展了紊流风和随机气动干扰效应下的并列大跨度桥梁节段模型风洞试验,将迎风、背风侧桥梁断面的颤振导数结果与均匀流、紊流风中单个桥梁断面颤振导数值进行了对比。结果表明:背风侧桥梁对迎风侧桥梁的颤振导数影响很小,而迎风侧桥梁对背风侧桥梁的颤振导数有较大影响;该研究方法为存在这种随机气动干扰的并列大跨度桥梁颤振导数识别提供了一个较为合理的途径。     

拉条模型风洞试验测量桥梁颤振导数的理论与方法

颤振导数的测量在桥梁抗风设计中占有非常重要的地位，是预测桥梁颤振稳定性和计算抖振力的基础，其通常通过节段模型试验模拟主梁振动折减频率进行模态识别而得到的。本文讨论了通过拉条模型试验，用自由振动法测量颤振导数的理论过程，并探讨在全桥模型中使用自由振动法测量颤振导数的可行性。     

基于ANSYS的桥梁全模态颤振频域分析方法

提出了一种在ANSYS中直接分析大跨桥梁三维全模态颤振的有限元模型和频域方法。该有限元模型采用ANSYS的自定义单元Matrix27来模拟桥面受到的自激气动力，而将单元Matrix27的刚度或阻尼矩阵描述成风速和振动频率的函数。通过阻尼特征值分析，确定风一桥耦合系统的各复特征值，其中复特征值的实部为阻尼而其虚部则为振动频率；并给出了求解系统各阶复模态特性随风速变化的迭代算法。最后以一简支梁桥和一悬索桥算例验证了颤振分析模型和方法的正确性和可靠性。该方法能使桥梁设计人员和研究人员可以直接利用ANSYS来分析大跨桥梁的耦合颤振。