连续刚构桥双肢薄壁高墩风荷载研究

采用计算流体动力学(CFD)方法模拟了连续刚构桥双肢薄壁高墩在纵桥向和横桥向风作用下的风载特性。针对工程实际范围内的单肢截面宽厚比和双薄壁间净距比，分别研究了纵桥向风作用下这些参数变化对上下游薄壁阻力系数的影响，以及横桥向风作用下当这些参数变化时薄壁顺风向风力系数和横风向风力系数的变化。     

大跨刚构桥最大悬臂阶段驰振稳定性的数值风洞研究

驰振是一种钝体截面的细长结构在空气中的气动不稳定现象,其振动频率较低。大跨刚构桥最大悬臂施工阶段由于结构较柔,存在发生驰振的可能性,因此必须研究该状态下的驰振稳定性。驰振分析通常借助风洞试验进行,试验周期长,费用高。基于计算流体动力学的数值风洞方法,首先求解不可压雷诺时均N—S方程,获得桥梁主梁截面的气动力特性,然后通过求解结构驰振运动方程,以评价大跨刚构桥最大悬臂施工阶段的驰振稳定性。用于贵阳小关连续刚构桥最大悬臂施工阶段横风向驰振稳定性分析,研究表明该桥在最不利施工状态不会发生驰振。     

三汊矶大桥颤振稳定性的风洞试验与研究

长沙三汊矶湘江大桥为5跨连续双塔自锚式悬索桥,主跨328 m.该桥设计新颖,结构特殊,湖南大学风工程试验研究中心对其进行了详细的抗风性能研究.介绍了该桥的设计基本情况、三汊矶大桥节段模型和全桥模型风洞试验情况.抗风研究表明,三汊矶大桥在成桥运营阶段具备足够的颤振稳定性.     

切口型式对 正交异性钢桥面板应力特性的影响

正交异性钢桥面板横隔板切口处疲劳问题突出,裂纹通常萌生于切口自由边以及切口起始处纵肋-横隔板连接焊缝。为研究不同切口型式对疲劳细节应力的影响,建立有限元分析模型,获得细节在轮载下的应力响应。研究结果表明:切口自由边细节是面内应力主导,且较大的切口半径有利于降低应力水平;纵肋腹板在平行于焊缝方向的外侧应力最大,属于纵肋-横隔板连接焊缝中最不利的细节,因此该连接处的裂纹通常会萌生于焊缝末端的纵肋腹板外侧,并沿垂直于焊缝的方向扩展;对于纵肋-横隔板连接焊缝的横隔板细节,当切口型式为相切过渡的方式时,面外应力远小于垂直过渡的方式,而面内应力相反;采用Eurocode 3中推荐的切口型式是合适的。     

多塔斜拉桥加劲索涡激振动实测与时域解析模态分解

为研究多塔斜拉桥中塔加劲索涡激振动时域和频域特性，对多根加劲索开展了振动加速度测量和风速、风向观测，研究了加劲索振幅与风速和风向的关系，分析了加速度时程的时域和频域特征。采用解析模态分解法对加劲索涡激振动加速度时程进行了分解，分析了所得分量的时域和频谱特征。研究发现，在无雨和较低风速条件下，同侧并列加劲索仅迎风侧发生明显涡激振动，其峰值振动是以频率为6.25 Hz的第28阶模态主要参与为特征，为高阶多模态涡激振动，明显发振风速约为4~5 m·s^-1，风向接近垂直桥轴线，其面内振动明显大于面外。1^#加劲索面内涡激振动时程分解得到的3个相邻高阶频率时程分量显示，第28阶模态振动加速度随时间的变化，主导了加劲索振动加速度幅值的增大和减小。同时认为，解析模态分解法不仅能较好地分离含有多个密集频率分量的时域信号，且分解得到的分量不改变原信号分量的频率特征，分解分量再合成的信号与原信号时频特征完全一致。因而可采用解析模态分解法分解具有多个密集频率分量的柔性结构响应，能有助于工程结构风致响应的模态参数识别。     

串列双圆柱桥墩局部冲刷精细化模拟

为研究不同墩心距下沿流向串列布置的双圆柱桥墩局部冲刷坑形态的变化规律，提出1种平衡湍流边界层模型以获得稳定的湍流来流边界条件；利用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型求解河床上双圆柱桥墩周围的复杂绕流场；基于能考虑河床面任意斜坡和泥沙坍塌效应的泥沙输运模型和动网格技术模拟双圆柱桥墩局部冲刷的动态演化过程，得到平衡冲刷坑形态，揭示冲刷发展过程的流动特征和冲刷机理。模拟结果与中美规范局部冲刷预测结果比较表明：串列双圆柱桥墩之间存在干扰效应；受下游桥墩施扰，最大冲刷都发生在上游桥墩，冲刷深度比单圆柱桥墩大，当墩心距L与桥墩直径D之比L/D=4时，达到最大值；而下游桥墩受上游桥墩遮挡的影响，最大冲刷深度在L/D=2时达到最小值，随着墩心距的增大，下游冲刷深度增大；当墩心距大于5倍桥墩直径后，下游桥墩可不考虑遮挡效应；获得的串列双圆柱桥墩最大冲刷深度值与美国规范预测值较为接近，而中国规范公式预测值偏小，提出的下游桥墩冲刷深度遮挡因子可为桥梁抗冲刷设计提供参考。     

三汊矶大桥颤振稳定性的风洞试验与研究

长沙三汊矶湘江大桥为5跨连续双塔自锚式悬索桥，主跨328m。该桥设计新颖，结构特殊，湖南大学风工程试验研究中心对其进行了详细的抗风性能研究。介绍了该桥的设计基本情况、三汊矶大桥节段模型和全桥模型风洞试验情况。抗风研究表明，三汊矶大桥在成桥运营阶段具备足够的颤振稳定性。     

数值模拟桥梁断面气动导数和颤振临界风速

从描述流体绕运动的刚性断面流动的N S方程出发,首先采用时间二阶Projection 2算法对控制方程作分裂步处理,得到的求解方程空间离散采用有限体积法,物面运动方式为自由度解耦的强迫振动,采用计算网格和刚性截面刚性连接、同步运动的动网格技术,数值模拟了振动的大带东桥绕流场,由计算的气动力按最小二乘法提取气动导数,最后计算了大带东桥的颤振临界风速。计算的大带东桥气动导数与风洞试验有很好的一致性,大带东桥颤振临界风速模拟值与风洞试验结果偏差很小,证明了本文数值方法的正确性和工程适用性。     

基于CFD的运动桥梁断面气动力非线性特性研究

为研究运动桥梁断面气动力的非线性特性,基于CFD模拟桥梁断面在不同振幅下的强迫振动,并对各工况下断面压力进行主分量分析。研究结果表明,振动幅值不同程度改变了桥梁断面压力第一主分量曲线,由主分量分析可知,大幅振动下的桥梁断面脉动压力与振幅间存在非线性关系;采用数值仿真识别颤振导数,强迫振动幅值不宜大于0.02倍模型宽,尝试从机理上进行了解释;大幅振动下的气动力与振动幅值间的关系存在明显非线性特性,而这种非线性对实际工程的影响有待结合试验进一步研究。