钢管混凝土劲性骨架拱桥混凝土外包过程非线性屈曲分析

劲性骨架拱桥混凝土外包阶段结构稳定性的准确把握是保障桥梁施工安全的关键.为了研究大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥混凝土外包过程稳定性,以某主跨为600 m的劲性骨架拱桥为研究对象,分析了混凝土外包施工过程中的劲性骨架拱的非线性屈曲行为,探究了几何非线性、材料非线性对主拱稳定性的影响;确定了可能发生局部失稳的构件,从稳定性机理出发确定构件失稳原因并提出稳定性加强措施.研究结果表明:随着外包混凝土的浇筑,主拱双重非线性表现地越来越明显,且结构的整体失稳之前部分构件可能已经出现了局部失稳;劲性骨架拱桥稳定性分析必须同时计入材料、几何非线性,否则会高估其稳定极限承载力,但只进行双重非线性分析可能不容易找到结构潜在的局部失稳的薄弱构造,为了更为清晰的认识主拱结构加载过程中的失稳机理,有必要仅分析材料非线性条件下结构受力行为的演化过程;主拱混凝土外包过程中靠近拱脚位置的横撑腹杆可能发生局部失稳的现象,增强横撑腹杆侧向支承能有效加强横撑腹杆稳定性.     

大跨悬索桥颤振主动控制面理论研究

为改善大跨度跨海连岛工程中悬索桥在设计风速下的气动稳定性,针对单纯采用传统被动气动措施有时难以满足桥梁抗风需求的问题,探讨了主动控制面在悬索桥颤振控制中的应用.针对传统主动控制面理论模型中假定迎风侧、背风侧控制面只能同相或反相于主梁扭转运动的问题,将控制面扭转运动相位、振幅引入主动控制面理论计算模型中,以1座主跨3 000 m的悬索桥为例,分析了控制面扭转运动相位、振幅对其控制效果和鲁棒性的影响,并探讨了控制面的抑振机理.研究结果表明:迎风侧控制面只有在领先于加劲梁扭转运动超过180°后才会起到明显的控制效果;控制面扭转运动最优相位角不依赖于其扭转运动振幅,且有较好的鲁棒性;控制面通过主动调整控制面的扭转运动相位从而改变作用在其上的自激升力方向,产生反向于加劲梁上自激升力矩的力偶,最终起到颤振控制的效果.     

深切峡谷地貌桥面行车高度风环境现场实测研究

为研究深切峡谷地形条件下的桥面局部风场,对桥梁跨中和过桥塔区局部区域风环境开展了现场实测。对局部风场特征进行了讨论分析,其中包括平均风速特征、紊流度、脉动风速功率谱和极值风速分布等。探讨了跨中和桥塔区位置风剖面分布,同时给出了跨中和桥塔区的平均风速拟合关系,量化了过桥塔区顺桥向风速分布的桥塔遮挡效应和地形加速效应,总结提出了一种典型的过桥塔区顺桥向风速曲线模型。此外,桥塔区域风速紊流度显著大于跨中位置,表明桥塔和特殊地形对局部风场存在较大影响。桥塔区脉动风速实测谱高频段能量明显上升,与惯性子区谱-5/3斜率衰减效应变化特征不符。相较于规范风谱,推荐了3阶双对数多项式,可更加准确地表征脉动风湍流能量在频域上的分布特征。对瞬态阵风极值风速的分析结果表明,相较于平均风速,极值风速用于评估行车安全更为合理。     

类矩形双肢钝体涡致振动和气动抑振机理

针对具有类矩形双肢钝体断面拱肋的大跨度拱桥在风洞试验过程易出现大幅涡激振动问题,沿拱肋模型表面进行动态风压同步测量及基于POD算法的本征气动力荷载分布模式分解,获得了涡振发生时对于周期性涡激力具有最大贡献的气动力荷载作用位置,初步揭示出此类断面涡激动发生时的局部气动力荷载作用机制。以上海卢浦大桥和肇庆西江特大桥此类具有双肢钝体断面拱桥为工程实例,结合涡激气动力沿拱肋周向时空气分布特征,提出并以二维悬吊节段模型风洞试验验证了拱肋断面多种有针对性的气动控制措施;结合实际桥梁拱肋的三维空间效应,利用全桥气弹模型风洞试验再现了涡振发生效果的气动力特征、阻尼比效应、三维尺寸渐变效应和质量分布效应的综合影响,结果表明：对于类矩形钝体拱肋断面的上下悬板方案和全盖板方案能大幅度降低涡振振幅并使锁定风速区间向高风速段迁移,但实际涡振抑制效果仍需结合三维模型气弹试验最终判断。     

悬臂板滞后施工下脊骨箱梁空间受力行为研究

为探究悬臂板滞后施工下脊骨宽箱梁受力行为,以某全预应力混凝土部分斜拉桥为背景,建立考虑施工过程的实体有限元模型。通过杆系模型与实体模型的内力对比,验证实体模型的合理性,并分析了恒荷载作用下悬臂板滞后施工以及后浇带长度对脊骨宽箱梁内力的影响。研究发现:相比杆系模型,自重作用下实体模型计算的箱梁竖向弯矩基本相同,计算的箱梁顶底板最大纵向应力存在10%左右偏差;恒载作用下,悬臂板后浇施工可改善箱梁截面纵向应力,且横向应力不均匀性分布较小;随着后浇带宽度的增加,截面纵向应力分布不均匀性增加,但横向应力分布不均匀性有减小趋势。