考虑车辆位置影响的风-车-桥系统耦合振动研究

风-车-桥耦合振动系统中车辆位于桥道的气动绕流之中，车辆所受气动力与车辆位置密切相关。首先测试了车辆位置对车辆及桥道气动力的影响，建立了空间耦合的风-车-桥系统分析模型。以京沪高速铁路南京长江大桥为工程背景，采用自行研发的桥梁结构分析软件BAN-SYS，对比分析了车辆位于桥道迎风侧和背风侧时风-车-桥系统的耦合振动情况。分析结果表明，风-车-桥系统耦合振动分析中考虑车辆位置的影响是必要的。     

润扬大桥悬索桥施工猫道抗风稳定性分析

采用节段模型风洞试验与静力稳定性非线性计算分析相结合的方法，对润扬长江公路大桥悬索桥施工猫道在正交风作用下抗风稳定性进行了计算分析，介绍了施工猫道抗风稳定性非线性计算分析方法及其特点。     

京沪高速铁路南京长江大桥桥址区风特性研究

基于已有的风速观测记录，对京沪高速铁路南京长江大桥桥址区的风向分布进行了统计分析。针对风速观测记录的特点，证明了利用不同高度处月最大风速记录推算地表粗糙度系数的可行性，并对通过最小二乘拟合得到的地表粗糙度系数进行了统计分析。最后分别根据原始风速观测记录和基本风压分布图推算了该桥的设计基准风速，上述研究将为该桥进一步的抗风分析提供依据。     

多塔斜拉桥的桥塔设计构思

多塔斜拉桥的主要问题是结构整体刚度问题,而桥塔刚度对结构的变形和内力有着重要影响。对多塔斜拉桥的桥塔形式及布置做了探讨,通过数值计算与工程实例分析,得出了关于多塔斜拉桥桥塔设计的一些有益结论与建议。     

西堠门大桥桥址处风场特性研究

为了对大跨度桥梁抗风评估提供可靠依据,在西堠门大桥跨中安装了4个3维超声风速仪,对桥位处风场进行长期连续观测,获得了桥位处大量风速样本。经过对实测风速数据的分析,得到了平均风速和风向、紊流强度、紊流功率谱密度函数等风场特性,以及紊流强度、阵风因子和摩阻速度随平均风速的变化规律,阵风因子和紊流强度之间的关系等。实测结果表明,桥址处风场紊流强度较高,三个方向紊流强度的比值与规范值有一定差别,需进行长期连续观测。实测湍流功率谱曲线与理论曲线在变化趋势上基本一致,纵向分量接近于Kaimal谱曲线,垂直分量接近于Panofsky曲线。     

高雷诺数下方柱绕流特性的数值模拟

为研究高雷诺数为22 000下方柱周围流场形态及气动力特性,基于开源计算流体动力学（computational fluid dynamic,CFD）软件OpenFoam平台,采用基于动态亚格子模型的大涡模拟（large eddy simulation,LES）方法,对均匀来流作用下的方柱绕流进行了三维数值模拟.首先,通过对基于时间积分的平均积分分量的比较,验证了本数值计算的准确性;其次,深入分析了方柱周围及其尾流区的流场结构,给出了流场结构的平均和湍流特征,并在此基础上,研究了其气动力特性;最后,分析了两种长径比下表面压力的展向空间相关性.研究结果表明:雷诺数为22 000下方柱尾流区回转长度为1.37倍方柱宽度,Strouhal数为0.121,脉动升力系数为1.40;展向长度取8倍方柱宽度可更准确地获得周围湍流特性.      

桥梁抖振响应中联合承载函数的计算

利用机翼升力面理论分析了桥梁抖振升力沿跨向的相关函数。结果显示,该相关函数大于脉动风沿跨向的相关,表明片条理论有一定的局限性,基于片条理论的联合承载函数低估了结构对风力的响应。提出了桥梁抖振响应中计算联合承载函数应采用的升力相关函数。     

强风区串并列储料罐绕流特性的数值模拟

为研究强风作用下的储料罐的抗风性能,以强风区某工程拌和站储料罐为对象,基于商用软件FLUENT,采用CFD数值模拟方法,对储料罐单罐和多罐串并列排放进行了二维数值模拟,对比了不同角度下储料罐的受力性能,得到了不同间距排列下储料罐的阻力系数和升力系数拟合公式,并对储料罐的涡振性能进行了分析.结果表明:双罐绕流分析情况下,双罐并列排放时所受合力较大,不同排列组合工况下涡振发振风速较高,涡振发生的可能性较小;三罐并列情况下,三罐中的阻力系数均较单罐阻力系数大,且中间罐阻力系数较边罐大;多罐排列情况下,中间罐阻力系数可取0.92,边罐阻力系数可取0.60进行抗风验算.     

西堠门大桥成桥及施工状态下的空气动力特性研究

主要介绍针对西堠门大桥的运营阶段和施工阶段开展的一系列风洞试验研究,包括正交风和非正交风作用下主梁静力系数测定、1:20大尺度主梁节段模型涡激振动试验,以及1 :124全桥气动弹性模型风洞试验.最后,本文还给出了西堠门大桥现场实测的初步结果,主要为台风"云娜"的风谱以及此时主梁断面风压的分布.     

流线型箱梁气动外形对桥梁颤振和涡振的影响

以某流线型钢箱梁断面为例,详细研究了主梁气动外形变化对桥梁颤振和涡振性能的影响.基于1∶50节段模型风洞试验,分别研究了箱梁的栏杆、检修车轨道、风嘴、导流板,以及斜腹板对桥梁颤振及涡振性能的影响.研究表明,栏杆和检修车轨道将弱化桥梁断面的气动性能,而风嘴和导流板则对桥梁的颤振和涡振性能有利.值得提出的是,在其他气动外形保持不变,而斜腹板倾角变为15°时,桥梁的颤振性能不仅获得了较大提升,且涡振现象还可得到消除.此现象的初步机理为:较小的斜腹板倾角可阻碍和廷后流线型箱梁下风侧漩涡的形成和脱落,从而显著削弱漩涡脱落对桥梁涡振和颤振的影响.详细的气动机理还有待深入研究.此点发现对于大跨度桥梁的抗风设计具有重大的参考价值和实际意义,并已经成功应用于国内多座大跨度桥梁的气动外形设计中.