张靖皋长江大桥抗风总体设计

张靖皋长江大桥南航道桥,综合考虑地形、地貌、水文、地质、通航、两岸城市规划、岸线利用和江中设施等因素,最终设计为主跨2 300 m的双跨吊悬索桥。基于风洞试验和数值计算,最终采用了增设多种气动稳定措施以及涡振制振措施的整体式钢箱梁加劲梁,使得桥梁的抗风设计满足要求。     

张靖皋长江大桥南航道桥主桥塔静气动力系数研究

张靖皋长江大桥南航道桥主桥塔塔高超过300 m,采用倒角矩形截面设计,风荷载效应突出。为对该桥塔气动性能进行精细分析,采用缩尺比为1∶100的分段刚性模型进行风洞测力试验,研究桥塔各段静气动力系数随风偏角的变化规律,并分析塔柱间的遮挡效应和横梁对静气动力系数的影响,结果表明,主塔上、中、下3段最大阻力系数为1.125,最大升力系数为1.329,塔柱间的遮挡效应在风偏角0°～20°时对阻力系数影响较大,横梁对塔柱升力系数和扭矩系数影响较大。研究成果对300 m级超高桥塔设计具有一定的参考意义。     

南溪长江大桥桥址区风特性研究

南溪长江大桥是跨越长江的一座特大型悬索桥,桥址区地形地貌复杂,风环境恶劣。根据南溪长江大桥工程设计方案及桥址区现有资料,基于规范风速标准、气象站历史风速记录以及区域地形风场CFD分析对桥址区的风特性进行了研究,确定了南溪长江大桥的风速标准,为大桥的进一步抗风分析提供依据。     

公路桥梁车辆荷载概率模型研究(一)——非治超地区

为了解我国近年公路桥梁车辆荷载的情况,对非治超地区、计重收费地区和强制治超地区的车辆荷载数据进行了统计分析。分析表明,通过所有路段的车辆荷载服从多峰分布。本文用4个正态分布的加权和对非治超地区和计重收费地区车辆荷载的概率分布进行模拟,用6个正态分布的加权和对强制治超地区车辆荷载的概率分布进行模拟。另外,为准确描述对桥梁安全起控制作用的重型车辆荷载,采用分段函数模拟非治超地区车辆的概率分布。车辆荷载在不同时段内的最大值概率分布均可由极值I型描述。     

考虑风速风向联合分布和地形效应的山区桥梁设计风速确定

为研究风向对基本风速的折减,以及其与地形效应对山区桥梁设计风速确定的共同影响,以一座山区大跨度桥梁为研究背景,采用风速风向联合分布函数和计算流体力学软件FLUENT对桥址区的风场进行数值计算。首先利用桥位附近气象站的风速资料,在风速观测数据不足的情况下,采用极值Ⅰ型分布获得了风速的月极值分布和年极值分布的关系,并由此计算出不考虑风向影响的百年一遇基本风速。再应用风速风向联合分布函数,计算考虑风向影响时各个风向的百年一遇基本风速,探讨风速风向联合分布对基本风速的折减效应;并应用FLUENT软件对2种情况下的桥位区风场进行数值模拟计算,分别得到不同风向下桥位处的最大风速（即设计风速）。研究结果表明：风速风向联合分布和地形效应会对设计风速的确定产生影响。若不考虑风速风向联合分布的作用,当该地区最大基本风速的风向与地形放大效应最大的方向不一致时,会使设计风速值偏于保守。最后基于研究成果提出了可用于山区桥梁设计风速确定的分析流程,该方法更具合理性和工程实用性,可为山区桥梁设计风速的确定提供依据。     

张靖皋长江大桥钢管混凝土界面质量试验研究

张靖皋长江大桥南航道桥主塔采用350 m超高钢箱-钢管约束混凝土组合结构,单塔肢4根钢管直径为3.6 m,内填C60自密实无收缩混凝土,最大浇筑高度为43 m。介绍了大节段钢管混凝土总体浇筑工艺,针对“两两交替”轮流浇筑过程中存在的界面混凝土融合质量风险进行了分析,通过试验模拟轮流浇筑工艺,对比了不同暴露时间下的界面混凝土流动性,并观察了界面混凝土的融合情况,建议将界面混凝土的暴露时间控制在45 min以内,可保证轮流浇筑条件下的界面混凝土融合质量。     

公路桥梁车辆荷载概率模型研究(二)——计重收费地区和强制治超地区

为了解我国近年公路桥梁车辆荷载的情况,对非治超地区、计重收费地区和强制治超地区的车辆荷载数据进行了统计分析。分析表明,通过所有路段的车辆荷载服从多峰分布。本文用4个正态分布的加权和对非治超地区和计重收费地区车辆荷载的概率分布进行模拟,用6个正态分布的加权和对强制治超地区的车辆荷载的概率分布进行模拟。另外,为准确描述对桥梁安全起控制作用的重型车辆的荷载,采用分段函数模拟非治超地区车辆的概率分布。车辆荷载在不同时段内的最大值概率分布均可由极值I型描述。     

二七长江大桥健康监测系统研究

随着人们对大型重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注,桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。二七长江大桥是武汉市缓解交通压力的重要通道,是世界上跨度最大的三塔斜拉桥。该文桥梁健康监测系统研究采用有限元分析理论和传感技术,利用Ansys软件进行检算。大桥运营时,通过预先埋设、安装的设备,实时采集有关桥梁结构安全和耐久性的数据,传输到软件系统中进行分析处理,随时关注、评价桥梁的健康状况。通过桥梁健康监测系统的实施,更好地监控了桥梁结构安全,减少了维修费用,同时使交通运输更加畅通。     

张靖皋北航道桥主梁气动选型研究

张靖皋长江大桥北航道桥为主跨长1208 m、主梁宽47.7 m的大跨径钢箱梁悬索桥。桥梁跨度大、主梁宽高比大,导致该桥对风的作用极为敏感。为有效提高该桥的涡振稳定性和颤振稳定性,采用1:50节段模型风洞试验,对多种气动抑振措施组合进行了研究。试验对比了不同气动措施,包括检修车轨道、导流板、上中央稳定板、水平稳定板和检修道栏杆对涡振性能的影响,同时验证了相对应的颤振稳定性,最终确定了一个可以在各风攻角下完全消除主梁涡振、并满足颤振设计要求的气动抑振组合措施。研究成果对采用整体箱梁的大跨度悬索桥的气动性能设计具有重要的参考意义。     

线控制相位差概率模型研究

在对现有线控制模型和算法进行分析的基础上提出按照概率思想求解相位差参数的策略。论文确立优化相位差的目标为通过车流在主干道上的停车次数和停车延误最小。建立相位差概率模型时,着重考虑4个影响因素:路段上车流行驶速度不均匀性,主干道上下行流量不均衡现象,相交道路上的转弯车流,短连线上的车辆排队约束。最后,论文用实际算例对建立的模型进行了验证,并对进一步的研究工作给出了建议。     

横风作用下移动车辆脉动风速谱（双语出版）

为研究横风作用下移动车辆的脉动风速谱形式,不依赖于传统的Taylor“冻结”假设和各向同性湍流假设,围绕移动车辆的脉动风速时程生成方法,在传统的谐波合成法基础上提出了一种高效的“直接生成法”。并在此基础上,综合考察了不同离地高度、不同平均风速、不同车辆移动速度等因素对移动点（或移动车辆）脉动风速自相关系数函数的影响。通过参数敏感性分析,建立移动点与固定点自相关系数函数的关系式,并最终推导出移动点的纵向脉动风速谱模型。研究结果表明：所提出的移动点（或移动车辆）脉动风速的“直接生成法”相比传统的“逐步提取生成法”具有更高的计算效率;进一步的,提出的移动点纵向脉动风速谱模型由于不依赖于Taylor“冻结”假设或各向同性湍流假设,也未额外地引入横向脉动风速谱,而仅依靠移动点的纵向脉动风速时程而逐步分析推导而出,这与数值解所采用的条件一致,因而使其计算值与相应的数值解吻合较好,表明提出的移动点纵向脉动风速谱模型具有较高的计算精度。研究结论可为移动车辆脉动风速谱的相关研究提供新的思路。     

润扬长江大桥钢箱梁的温度分布监测与分析

基于润扬长江大桥斜拉桥和悬索桥钢箱梁的温度观测结果,研究了扁平铜箱梁在日照作用下的温度分布特征,比较了悬索桥和斜拉桥2种桥型钢箱梁温度场的差异.实测结果表明:(1)钢箱梁顶板的昼夜温差明显大于底板的昼夜温差,且悬索桥钢箱梁的昼夜温差较斜拉桥更为明显;(2)钢箱梁底板的横向温度分布基本相同.可以不计横向温差影响;(3)钢箱梁顶板的横向温差表现为非线性时变特征,且斜拉桥和悬索桥钢箱梁的顶板温度分布模式存在明显的差异.润扬长江大桥扁平钢箱梁的温度分布模式为扁平钢箱梁在日照温差作用下的结构计算和桥面铺装层计算提供了重要参考.     

重庆鱼嘴长江大桥的总体计算分析

重庆鱼嘴长江大桥主桥为616m的单跨钢箱梁悬索桥,利用悬索桥专用程序———桥梁结构非线性分析系统BNLAS3.22空间分析软件建立有限元模型,对该桥进行静力、动力总体计算,并分析计算结果。     

景区人行悬索桥受力特征研究

为研究景区人行悬索桥受力特征,探讨结构最不利工况,完善相关桥梁设计方法,以张家界某人行悬索桥为背景,通过有限元软件建立全桥模型分析了人群均布、15人跑步、15人跳跃、15人偏心跑步、15人偏心跳跃、15人跑步共振和15人跳跃共振7种荷载工况下结构的受力性能,并通过与相同跨径和结构参数的双链悬索桥进行对比,给出景区人行悬索桥设计相关的建议。结果表明:人行荷载对人行悬索桥结构的影响较大,可能成为结构最不利工况,应在设计中予以重视;偏心人行荷载较普通人行荷载更为不利,建议由管理入手,避免此类工况的发生;人行荷载与结构发生共振时,加劲梁的应力及变形大幅增加,易导致悬索桥的倒塌;双链结构能够提高悬索桥的竖向刚度,减小人行桥在静载下的应力及变形,并在一定程度上改善结构在动力荷载作用下的受力性能。     

大跨悬索桥梁端位移与温度的相关性研究及其应用

对润扬大桥悬索桥160d的梁端位移响应与钢箱梁温度实测数据进行了季节相关性研究,并应用于结构的整体状态监测。针对润扬大桥悬索桥梁端位移与温度之间明显的季节相关性,采用6次多项式模型对梁端位移-温度进行了统计建模,并采用均值控制图法对梁端位移的异常变化进行了判别分类。主梁南北端由于温度引起的梁端位移年变化幅度分别为38．8、37．4cm,而采用均值控制图法可以识别出由于结构损伤所引起的梁端位移0．8cm的异常变化。结果表明,本文方法可以有效地消除温度的季节变化对悬索桥实测梁端位移的影响,较好地识别出结构损伤引起梁端位移的异常变化。     

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。     

桥梁颤振方程降阶法及临界风速公式简化

基于平板颤振理论,建立了桥梁断面在空气中的含有8个颤振导数的二维耦合颤振方程,通过合理假设,令方程两边的实部和虚部分别相等,并化简分析,提出了一种降阶求解方法.与典型方法及其他方法相比,降低了方程阶次,简化了计算方程式.此外,根据《公路桥梁抗风设计规范》的大跨桥梁竖弯基频公式和扭转基频公式,基于Van der Put公...     

航道桥梁船撞风险概率模型的研究

如今船桥碰撞风险已逐渐成为桥梁工程界所面临的尖锐问题之一,因此对其进行概率分析与风险评估具有重要意义。对国内外常用的6种船撞桥概率模型进行比较,选择戴彤宇模型作为基本模型并对其中的碰撞影响系数及几何概率积分区间进行一定的修正,利用正态分布的原理计算得到船撞桥的总概率。将失控船舶与非失控船舶分开考虑并分别计算它们与桥梁发生碰撞的概率,以便全面细致地揭示失控船舶与非失控船舶对事故发生的影响,根据所得概率与常用规范确定是否采取保护措施,并运用工程实例说明了该修正模型的实用性。     

四千米级悬索桥新型结构体系研究

悬索桥是目前跨越能力最大的桥型。随着跨径的进一步增大,其结构动力刚度将不断下降,导致结构抗风能力降低。研发满足结构受力以及抗风稳定性要求的加劲梁断面形式和新型悬索桥结构体系是四千米级悬索桥设计和建造的关键控制因素。为此,首先对采用层流抑振风嘴(V形风嘴、Y形风嘴)和新型紊流制振风嘴的钢箱梁断面开展了节段模型风洞试验,探讨了常规平面缆悬索桥的极限跨径;通过建立全桥三维杆系有限元模型,计算总结了结构扭转基频随跨径的变化规律,并研究了主缆矢跨比、主缆空间化、设置抗扭辅助索等措施对结构扭频的提升效果,提出推荐的新型悬索桥结构体系;最后基于已有结论对四千米级悬索桥进行概念设计。研究结果表明：根据“紊流制振”理论设计的新型加劲梁断面,在保证颤振检验风速80 m·s^-1以上时可以使常规悬索桥跨径达到2 700 m;通过在主缆间设置抗扭索是一种较容易实现的提升大跨度悬索桥动力刚度的措施,此举可以使结构扭频提高47.5%;采用紊流制振风嘴钢箱梁断面及新型悬索桥结构体系的悬索桥,在保证颤振临界风速80 m·s^-1的情况下主跨跨径可达4 000 m;通过增加抗风缆...     

公路隧道火灾排烟临界风速模型试验与数值解析研究

临界风速是防止隧道火灾烟气回流的最小风速,因此是隧道烟气控制的重要参数.根据流体力学相似性原理建立了缩尺寸模型隧道,根据模型隧道的温度分布和烟气蔓延情况来模拟实体隧道的温度分布以及烟气蔓延情况,从而对不同隧道排烟模式下的临界风速等关键设计参数进行研究.并根据模型试验的结论,推导临界风速的解析公式,以便于工程应用.