集波浪发电和防撞功能于一体桥梁保护装置研究

针对常规波浪发电装置以及桥梁防撞装置的功能单一性,设计了一种集波浪发电和防撞功能于一体的新型桥梁保护装置。该装置主体外围结构为柔性防撞系统(复合材料自适应防撞套箱),波浪发电系统承载于柔性防撞系统硬件基础上。装置将吸收的波浪能通过动力输出系统转化为机械能,机械能再带动发电机发电。采用水动力学软件ANSYS-AQWA分析了水深20m、波高1m、波浪周期8s条件下装置的运动特点,并计算装置发电功率。结果表明:新型装置的垂荡运动幅值为0.5m,速度最大值为0.4m/s,加速度峰值为0.35m/s~2,波浪力最大值为1.74×10~6 N,平均发电功率为160.945kW,和现有振荡浮子式发电装置进行对比,在相同的截面面积下两者发电功率大致相同。     

液气耦合式结构竖向位移测量系统精度及误差分析

为实现桥梁挠度等结构竖向位移的精确、快速测量,研发了一种基于液气耦合连通管的结构竖向位移测量系统,以液体为水的系统为例,对其测量精度及误差的参数影响性进行理论分析。理论分析表明:系统理论测量精度可达0.01mm;当水的温度在0~60℃变化时,其密度变化使位移测量值与实际值产生偏差,最大相对误差为1.678%;密闭气体的温度变化与其导致的位移测量误差之间呈非线性关系,位移测量误差随温差增加而增大,随密闭气体体积的增大而增大,随基准温度升高而减小;在我国范围内,纬度变化引起的系统测量最大相对误差为0.094%;当海拔高度在1 000m范围内,由海拔变化引起的系统测量最大相对误差为0.031 4%。试验和某千米级悬索桥工程应用实例表明:在短期测试时该系统具有0.1mm级的精度,可连续实时测量且操作便捷。     

金沙江公铁两用大桥吊杆阻尼器参数设计及优化

金沙江公铁两用大桥主桥为主跨336m的钢箱系杆拱桥,封闭式箱形刚性吊杆为柔细构件,易发生风致振动,因吊杆侧壁未开人孔,须在吊杆拼接吊装前安装阻尼器,无法采取成桥后实测吊杆动力特性的手段来指导阻尼器设计。鉴于此,为解决其可能出现的振动问题,采用调谐液体质量阻尼器(TLMD)进行减振设计及优化。首先采用有限元法分析吊杆的自振频率,利用振型归一化方法计算吊杆的模态质量;然后在质量比分析的基础上,确定阻尼器的基本技术参数;最后考虑数值模拟的偏差,采用频率分布式设计方法,拓宽阻尼器工作的频率范围,基于多目标满意度优化方法,优化各阻尼器的设计参数。将优化后的多重调谐液体质量阻尼器(MTLMD)方案与吊杆未安装阻尼器、单一频率方案的结果进行对比,得到优化后的方案可以有效降低吊杆的动力放大系数,达到减振的目的。     

液位连通管竖管横桥向振动的管底动压力特性研究

为减小主梁横向振动对液位连通管测量结构竖向位移精度的不利影响,采用试验和理论分析相结合的方法,开展液位连通管竖管在横桥向激励下的管底动压力特性研究。通过人工干预的频率扫描法分析不同液深、激励振幅和管径对竖管内液体一阶固有频率的影响,修正浅水重力波液面一阶共振频率计算公式,提出降低横向振动对结构竖向位移测量影响的连通管竖管几何尺寸设计方法。结果表明:在外激励下,液位连通管竖管管底中心位置压力差变化频率以激励频率的2倍频成分为主;在浅液深、低振幅的一定频段范围内,连通管竖管管底压力差时程曲线出现压力双(波)谷现象;横桥向振动导致的连通管竖管内液面晃动在管壁的上升高度稳态值约为液深的30~35%;液位连通管竖管尺寸的优化设计频率值宜控制在主梁横向振动频率值±0.65Hz以上。     

全飘浮体系斜拉桥斜置阻尼约束体系研究

芜湖长江公路二桥主桥为主跨806m双塔四索面全飘浮体系斜拉桥。为了改善其纵、横向抗震性能,提出斜置阻尼约束体系,并给出斜置阻尼约束体系的参数设计流程。采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,采用非线性时程分析方法计算斜置阻尼器的参数,并分析该桥在塔梁横桥向自由、铰接及设置斜置阻尼约束体系3种不同约束体系下的地震响应。结果表明:采用斜置阻尼约束体系后,该桥的塔梁相对位移、塔底剪力和塔底弯矩均大幅降低,斜置粘滞阻尼约束体系对桥梁纵、横向地震响应均有很好的控制效果。