雷暴冲击风作用下坡地坡度对高层建筑风压的影响

为探讨雷暴冲击风作用下山地不同坡度角对于高层建筑表面风荷载的影响,为高层建筑结构设计提供参考依据,采用冲击射流装置进行风洞试验,对同一高层建筑在平地及不同坡度角的山地等多种地形下表面风压的分布特性进行试验研究,并借助计算流体力学软件FLUENT对试验工况进行了模拟和补充,分析了雷暴冲击风作用下平地地形、坡地地形下高层建筑表面风压分布特性以及起坡角度对建筑风荷载特性的影响规律.研究结果表明:平地时,不同径向位置处高层建筑各层阻力系数分布沿高度具有相同的变化规律,层阻力系数随着径向距离的增大而减小,径向距离由射流喷口直径的1.0倍变化到3.0倍的过程中,层平均阻力系数最大值由1.3减小到0.3;坡地时,高层建筑迎风面的风压值与山地坡度角的增加呈负相关,极值风压所在高度同样随着起坡角度的增加而减小;从平地到90°坡地,极值风压系数减小幅度达到0.7以上,极值风压出现的高度由建筑物高度的1/4处降低到建筑物底部附近.     

澳门政权交接仪式场馆脉动风压风洞试验

介绍了澳门政权交接仪式场馆脉动风压风洞试验的方法及结果，分析了外墙表面及屋面脉动风压分布的特点和影响因素．试验结果表明：该大型场馆屋面上表面主要分布为负压，悬挑边缘迎风时负压较大，风压分布受周围建筑干扰严重；屋面下表面与外墙的风压分布类似；内压的大小与开门方向、风向角有很大关系。     

大跨度球型屋盖结构风致连续破坏过程模拟

利用计算流体动力学（CFD）软件CFX11.0,基于雷诺平均（RANS）方法的SSTk-ω湍流模型,对大跨度球型屋盖风致破坏过程进行了二维数值模拟,研究风致连续破坏过程中,屋盖开口附近风压系数的变化规律.结果表明,大跨度球型屋盖风致破坏区域受矢跨比的影响,屋盖破坏过程中破坏开口边缘处风压发生较大变化,这是屋盖风致连续破坏的主要原因.此外,结构前后入口也对破坏开口屋面内外表面风压系数分布规律有较大影响.     

新型四管自立式钢烟囱的风荷载

为了解烟囱风荷载的分布特性,将风洞试验与理论分析相结合,对高240 m新型四管自立式钢烟囱的风荷载进行研究.采用大尺度刚性物理模型,在中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所的8 m×6 m风洞工业试验段边界层流场中,完成大尺度刚性模型表面压力测量风洞试验.试验获得了结构风压及体型系数分布基本规律,依据我国规范的惯性风荷载法及国外的阵风荷载因子法,计算了等效风荷载及风振系数.结果表明,结构各柱体剖面压力系数沿高度分布规律近似,但柱体间相互干扰效应明显,在风向角为60°时,整体体型系数最大,最大值为0.663,顺风向等效风荷载与平均风荷载相当.     

数值模拟引导的低矮建筑风压系数规范比较研究

采用基于RANS的SST（Shear Stress Transport）k-ω湍流模型对不同屋面坡角下双坡屋顶低矮建筑的表面风压及周围定常风场进行数值模拟,深入分析了坡角对结构周围流场及其表面风压的影响．在理解建筑周围流场结构的基础上,对中美澳3国风荷载规范中关于封闭式双坡屋顶低矮建筑主体结构的相关规定做了详细比较．结果表明,采用SST k-ω模型结合适当的边界条件,可较准确地预测结构表面平均风压系数及周围定常流场;分析建筑周围流场结构有助于理解并对比分析规范中的相应规定．通过规范比较可知,中国规范相对简单,关澳规范则较为详细的考虑了屋面坡角、建筑长宽比、气流分离及再附着等因素对风压系数的影响．最后,结合数值模拟的结论,给出中国规范相应规定的细化建议．     

偏斜风对地物周边空间吹雪及积雪形成的影响

为考察偏斜风效应下地面结构周边地表积雪形态及形成机理,基于欧拉框架多相流理论,采用计算流体动力学（CFD）方法,模拟了不同来流风向下立方体建筑的特征绕流场,对比了地表侵蚀积雪预测指标的差异.研究结果表明:来流风向的改变影响模型周边近地流分离及附着的形成,决定了地表剪切状态,顺风体轴方向,风向角的增大（045）使侵蚀极值位置总体后移,模型背风侧极值位置随风向的改变较迎风侧敏感;空间吹雪浓度分布受模型特征扰流及风向重分配效应影响显著,决定了当地沉积强度,横风体轴方向,靠近来流侧近地吹雪浓度始终大于出流侧,两侧浓度差随风向角的增大（045）而增大.单位时间下地物水平正交方向的侵蚀沉积量随风向的改变呈现此消彼长的规律,风向对局部地表积雪形态的调整机制近似动态平衡.      

飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性影响因素分析

利用大型通用有限元软件建立某飞燕式钢管混凝拱桥的结构计算模型,对其成桥阶段各工况的稳定性进行数值模拟分析,计算线弹性、几何非线性及材料非线性稳定安全系数并比较其对稳定性的影响程度;同时,对影响飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性的主要因素展开讨论,计算分析拱轴系数、矢跨比、宽跨比、拱肋刚度、吊杆刚度、吊杆非保向力以及风撑的数量、形式和刚度等各类因素对此类桥梁稳定的影响,研究不同取值状况下结构稳定的影响因素取值或形式的合理范围.     

竖向地震作用对上承式拱桥的影响

以一座跨径131 m的实际钢筋混凝土箱板拱桥为基础,建立了全桥计算模型,沿顺桥向、横桥向单向和多向输入地震反应谱,采用反应谱法计算了该桥的地震反应。通过改变反应谱输入方式和该桥的矢跨比、拱轴系数,计算了不同矢跨比、不同拱轴系数下主拱圈地震内力,比较分析了在竖向地震作用影响下,主拱圈地震内力的差别。研究结果表明,对于大跨度上承式箱板拱桥,竖向地震作用对拱圈的地震内力是有放大影响的,不考虑竖向地震作用的影响是不合理的。     

竖向地震作用对上承式拱桥的影响

以一座跨径131 m的实际钢筋混凝土箱板拱桥为基础,建立了全桥计算模型,沿顺桥向、横桥向单向和多向输入地震反应谱,采用反应谱法计算了该桥的地震反应。通过改变反应谱输入方式和该桥的矢跨比、拱轴系数,计算了不同矢跨比、不同拱轴系数下主拱圈地震内力,比较分析了在竖向地震作用影响下,主拱圈地震内力的差别。研究结果表明,对于大跨度上承式箱板拱桥,竖向地震作用对拱圈的地震内力是有放大影响的,不考虑竖向地震作用的影响是不合理的。     

钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数分析

采用空间有限元模型,研究了活荷载分布方式、拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度、矢跨比和初始几何缺陷等参数对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响。研究结果表明:拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度和矢跨比是决定大跨度钢筋混凝土拱桥极限承载力的3个关键设计参数;初始几何缺陷会降低结构的极限承载能力,但降低的程度很小,一般情况下可以忽略该参数的影响;矢跨比在一定范围内取值时,随着矢跨比的降低,钢筋混凝土拱桥的极限承载能力也随之减弱,且不同的矢跨比取值范围对极限承载力的影响程度不同。     

低雷诺数下类方柱绕流的数值模拟研究

为了改进标准方柱(直边尖角柱)的气动性能,以经过角(尖角、圆角)、边(直边、凹边和凸边)形状修正的类方柱为研究对象,采用非定常数值模拟方法,在低雷诺数下研究了6类二维柱体在不同风向角下的气动性能和流场特性。研究结果表明:对标准方柱的角、边形状的修正可明显改变其绕流场结构,会改善或劣化其气动性能;与直边柱体相比,凸边柱体的气动力系数和风压系数明显减小,而凹边柱体的气动力系数和风压系数均有增大的趋势;与尖角柱体相比,圆角化后柱体的气动力系数在所有风向角下呈整体下降趋势,Strouhal数增大;从总体上看,在研究的6类柱体中,凸边圆角柱的气动性能最好,凹边尖角柱的气动性能最差。     

哑铃型截面钢管混凝土拱桥动力特性和稳定性研究

以云南木高金沙江大桥为工程背景,采用有限元方法对哑铃型截面钢管混凝土拱桥的动力特性和稳定性进行了研究,分析了横撑布置形式、矢跨比等结构参数对该桥结构动力特性和稳定性的影响规律。计算结果表明：不同横撑布置形式下拱桥屈曲模态前3阶均为面外失稳,第4阶出现面内失稳,说明面外失稳是哑铃型截面拱桥的主要失稳形式;临近拱脚处设置为“K”撑和“米”撑的拱桥稳定系数分别比设置为一撑的拱桥安全系数增加57%和78%,说明改变横撑布置形式对于提升拱桥的整体稳定性有显著影响;矢跨比≤0.3时,拱桥稳定系数随着矢跨比增大而呈线性增加,矢跨比>0.3时,拱桥的稳定系数增加不明显,因此建议木高金沙江大桥的矢跨比为0.2～0.3较为合理。研究结果丰富了钢管混凝土拱桥动力特性的研究内容,可为哑铃型截面拱桥的设计与施工提供借鉴参考。     

高速列车侧风效应的数值模拟

在侧风作用下,高速列车的空气动力学性能发生显著改变．基于三维定常可压缩流动的N-S方程,采用SST k-ω两方程湍流模型和有限体积法,对某型高速列车以350km／h的速度在25m／s侧风环境中运行的流场结构和气动力进行了数值模拟计算,分析了不同风向角的侧风对列车全车,以及受电弓、转向架和风挡等局部区域的作用．结果表明：在侧风作用下,列车的周围包括转向架处均产生复杂的涡流,压力分布十分复杂,转向架对流场的影响不容忽视;随着风向角（0～90°）的增大,侧向力系数及倾覆力矩系数也增大,列车倾覆及脱轨的风险性增加,且头车的倾覆力矩系数远大于中间车和尾车的倾覆力矩系数,应注重对头车的气动性能研究．     

矢跨比对中承式钢桁架拱桥静力影响分析

以某中承式钢桁架拱桥工程为研究背景,基于Midas/Civil有限元计算软件,建立桥梁结构空间模型,针对不同矢跨比情形下钢桁架拱桥结构进行静力分析,得出结论:(1)拱肋的上下弦杆轴力及应力、跨中挠度均随着矢跨比的增大逐渐减小;(2)主纵梁的跨中弯矩和拉应力均随着矢跨比增大逐渐减小,而主纵梁负弯矩与压应力随之呈先减后增变化;(3)由于1~#吊杆处于梁拱结合段且为刚性吊杆,其轴应力增幅变化较其他吊杆更为显著。     

大跨屋盖结构抗风类型划分方法及应用

根据风振响应中平均响应、背景响应和共振响应之间的关系,初步提出划分结构抗风类型的思想,将大跨屋盖结构分为4类抗风类型,并给出具体的划分方案,以简化风振响应和等效静风荷载的分析过程．在此基础上,以拱作为研究对象,在工程常用的参数范围内,通过风洞试验,确定屋面风荷栽,对矢跨比分别为1／8和1／4的大跨拱结构的抗风类型进行系统的参数分析,研究风荷载基本参数和结构参数（矢跨比、跨度、结构截面刚度和屋面质量）对拱结构抗风类型的影响．分析结果表明：基频小于4Hz的绝大多数拱结构,脉动风响应明显大于平均风响应,脉动风响应不可忽略,属于背景响应可以忽略、共振响应占主导地位的结构抗风类型．     

叠合系杆拱桥主拱的内力分析

结合一钢管混凝土叠合系杆拱桥方案,考虑在汽车荷载、支座位移以及混凝土徐变发生的几种工况下,运用有限元程序对其主拱的内力、变形进行了计算与分析,并与相应的哑铃型拱进行比较.给出上、下拱肋为不同矢跨比情况下的主拱拱脚截面内力,当叠合拱桥的上、下拱肋矢跨比分别采用1/5、1/4与矢跨比为1/5的哑铃拱拱肋的内力和主梁及拱顶变形计算结果.经过分析比较,叠合拱较哑铃型拱从结构刚度、内力等方面均得到了较好的改善,使结构从受力方面更容易满足工程设计的需要.     

装配式水泥混凝土路面圆企口应力应变响应

采用数值分析手段,对标准轴载作用下跨矢比的变化引起的圆企口装配式水泥混凝土路面企口缝处的应力应变响应情况进行了分析。研究表明:不同跨矢比对应不同构造板块的受力性能各不相同,较大跨矢比有利于凸板受力,较小跨矢比有利于凹板受力;不同跨矢比对应接缝挠度变形及传荷能力影响明显,跨矢比为2.5时,企口缝处于最不利受力状态,跨矢比为3.5时,企口缝传荷能力最好。选择合理跨矢比有利于防止企口缝早期破坏,延长路面使用寿命。     

小宽跨比系杆拱桥面外稳定性研究

文章以某跨径为90m的下承式钢管混凝土系杆拱桥为例,利用大型通用有限元软件Midas Civil建立该桥模型,针对系杆拱桥的荷载工况、不同横撑形式、数量和刚度、矢跨比进行了系统的分析,研究其对小宽跨比钢管混凝土系杆拱桥横向稳定性的影响。结果表明:不同的布载方式会改变结构的屈曲失稳模态;不对称布载方式会降低拱桥的稳定性;增加横撑数量和刚度、合理选择横撑形式和适当降低矢跨比能够有效地提高小宽跨比系杆拱桥的面外稳定性。     

漏斗型峡谷桥址区平均风特性的数值模拟

结合某大跨悬索桥所在山区地形,研究了漏斗型峡谷这一特殊构造地形的桥址区平均风特性,为大跨度桥梁在漏斗型峡谷地区的抗风设计提供依据.首先,建立实际地形的数值模型,并利用Fluent软件对24个不同来流工况进行比较分析;然后,将整体模拟结果与实测结果进行对比,验证数值模拟的合理性;最后,通过模拟结果的对比分析,探讨漏斗型峡谷桥位对风速大小、风攻角、风向角在不同来流方向的影响规律,分析平均风速随攻角分布的特点以及不同位置处的竖向风剖面特性.研究结果表明：漏斗型峡谷桥址区存在明显峡谷风加速效应;漏斗型地形对桥址区来流的攻角和风向分别表现为弱扰乱性和高导向性,来流攻角和风向分别稳定集中在-5°～0°和25°～30°;峡谷中风速对攻角变化的敏感性更高.     

弦支穹顶结构动力稳定性分析方法

系统阐述了弦支穹顶结构动力稳定性分析方法,论证了基于严格数学定义的Lyapunov运动稳定性理论和方法不能对地震作用下的非线性、多自由度系统的稳定性提供有效判别准则.提出了基于B-R运动准则的改进判别方法,以此为基础结合结构的时程响应曲线判定弦支穹顶结构的动力稳定性,分别研究了水平、竖向和三向地震作用对不同矢跨比弦支穹顶结构动力稳定性、稳定形态及拉索形态的影响.研究表明,不同地震作用下结构的失稳形态不同,矢跨比对结构动力稳定性能的影响不同;矢跨比不同,对结构稳定性起控制作用的地震作用分量不同;地震加速度接近临界值时,一些拉索开始逐步退出工作状态,但在振动过程中可能重新产生张拉力.