超长斜索三维气弹模型设计方法及其适应性研究

由于超长斜索三维气弹模型设计存在长度与直径几何缩尺比选择的困难,研究一种索结构三维气弹模型设计方法及其适应性.以某在建大跨径斜拉悬索协作体系桥梁边跨无吊索主缆为例,研究几何缩尺比对垂跨比、动力特性及涡振响应的影响规律.确定模型的合理几何缩尺比,设计并制作超长斜索三维气弹模型.研究结果表明:短模型的垂跨比随几何缩尺比的增大而增大,在几何缩尺比1:20时与原型结构接近;短模型的频率计算结果均高于长模型;几何缩尺比越大,涡振振幅越大.且模型越长,涡振振幅越小.按几何缩尺比1:20设计的短模型频率与模拟结果一致,且阻尼比较小,与原型结构接近.     

销接钢梁承载力的一种近似算法

销接钢梁体系的销孔间隙会使结构产生初始的几何位移，从而使结构在受弯的同时产生扭转，以致承载力降低。本文给出了销接钢梁考虑弯扭组合强度的一种近似计算方法，并以六四式梁拼组筒支梁为例，给出了梁承载力与跨度关系曲线。     

销接钢结构的压曲稳定分析

销接钢结构的销孔间隙会使结构产生初始几何位移。考虑结构平面内初始几何位移对销接结构稳定承载力的影响，提出了折减刚度的概念，并将其应用于销接结构的稳定性分析。在算例中对六四式军用梁标准三角拼组墩不考虑初始几何位移的稳定承载力、考虑初始几何位移的强度承载力和考虑初始几何位移的稳定承载力进行了比较，并给出了该结构考虑稳定时的临界高度。     

六四梁单元分析及对六四梁拼组结构强度设计的讨论

本文将六四式军用梁的标准三角和端构架各作为一个单元进行分析，得出单元刚度矩阵及坐标变换矩阵，介绍用六四梁拼组结构刚度矩阵的组集方法。将此方法的计算结果与传统桁架模型的计算结果进行比较，对拼组结构的强度设计理论进行讨论。     

某城市中心开敞式膜结构屋盖的风荷载试验研究

以郑州大上海步行街中心广场膜结构屋盖为工程背景,进行了刚性模型的同步测压试验。详细研究了该屋盖的平均风荷载和脉动风荷载的分布特征、上下表面对应点风压的相关性、以及围护结构设计和承重结构设计的风荷载。结果表明:该屋盖表面的风压以负压为主,脉动成份很大;上下表面对应点风压的相关系数绝大部分为正值;采用规范方法的结果进行围护结构设计偏于不安全,应采用概率统计方法的结果。     

销接钢结构的承载力

销接钢结构的销孔间隙会使结构产生初始的几何,从而使结构的承载力降低,分析了销接钢结构由强度控制时的承载力计算方法,并以六四式军用梁拦组结构为例,给出了结构承载力随结构尺度和销孔间隙的变化规律。     

安装亮化灯具导致的斜拉桥拉索风致驰振流固耦合分析

为了提出一种流固耦合分析方法用以模拟和分析风致振动现象,通过将拉索-亮化灯具系统的流场简化为相对来流有一定攻角的三圆柱串列模型,将系统振动模型简化为质量-弹簧-阻尼系统,采用SST湍流模型,结合特别设计的网格划分技术,应用ANSYS CFX软件及User Fortran工具自行开发结构动力分析程序,对特征长度相差较大的三圆柱系统之间气动干扰现象进行精确模拟。结果表明：提出的流固耦合分析结果成功再现了风洞试验现象;在风速大于18m.s-1时,下游钢丝绳受到的流体作用变得明显,体现出其改变拉索-灯具系统截面形式的作用,从而在机理上较好地解释驰振力的形成过程,验证了该方法的正确性,并可供类似研究参考。     

斜拉桥拉索的振动及其控制措施

分析了斜拉桥拉索涡激振动、风雨激振、尾流驰振和抖振的振动机理，并总结了控制这些振动的措施。     

基于强迫振动装置的拉索和水线气动力试验

为了研究斜拉索风雨激振中拉索和水线上的气动力,制作了直径为350 mm的拉索模型,采用强迫振动装置,对粘贴水线的二维拉索进行了5种工况下的测压风洞试验.系统研究了水线的存在、模型竖向和扭转振动对拉索和水线的平均风压系数、脉动风压系数、平均气动力系数、脉动升力系数功率谱等的影响,并对准定常理论在风雨激振理论分析中的适用性进行了验证.结果表明:准定常理论能反映拉索和水线气动力的主要特征;拉索竖向振动和水线周向摆动基本不影响拉索和水线的平均气动力系数,拉索平均升力系数在60°风攻角处发生突降;水线的周向摆动对脉动气动力的影响很大,远大于拉索竖向振动的影响;水线的存在不仅使水线附近的风压系数发生突变,而且还降低了旋涡脱落频率.     

黏滞惯性质量阻尼器对斜拉索减振效果的数值分析

随着斜拉桥跨度的增大，斜拉索长度也越长，会同时存在发生风雨激振和涡激共振的可能性。风雨激振参与模态主要为低阶，涡激共振参与模态为高阶，这给斜拉索减振阻尼器的设计带来了新的挑战。采用数值方法，研究了黏滞惯性质量阻尼器（Viscous Inertial Mass Damper，VIMD）的斜拉索减振效果。首先，将斜拉索简化为张紧弦，建立了斜拉索-VIMD系统的运动微分方程，采用有限差分方法对方程进行数值求解。然后，以苏通大桥A30号斜拉索为工程背景，研究了各参数对该系统模态阻尼比的影响。最后，研究了阻尼器支架刚度对斜拉索-VIMD系统减振效果的影响，并将数值解与近似解析解进行对比。研究结果表明：在传统的黏滞阻尼器中并联惯性质量单元，可显著提高斜拉索的模态阻尼比，非常有利于减振；斜拉索-VIMD系统各阶模态的量纲为1的阻尼比曲线不重合，这与传统的斜拉索-VD（Viscous Damper）系统不同；斜拉索-VIMD系统的模态阻尼比随支架刚度的减小而急剧减小。