基于风速风向联合分布的桥面侧风所致车辆事故概率性分析

采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,用极大似然法和概率曲线相关系数法相结合的逐步迭代估计法估计杭州湾跨海大桥桥位处桥面高度各风向的有效最优概率分布类型及参数;利用已建立的风-汽车-桥梁系统安全性分析框架计算得到各个方向下车辆发生事故的临界风速;为了确定桥面局部风环境的状况,在同济大学TJ-3风洞中进行了杭州湾跨海大桥桥面风环境风洞试验研究,并引入等效桥面风速和影响系数以考虑桥梁结构绕流和附属构造物对行车高度处风速的影响;最后,对杭州湾跨海大桥的行车安全进行了基于风速风向的概率性分析,并研究了增设风障对行车安全的影响。结果表明:增设风障是一种非常有效的提高安全行车概率的方法;杭州湾跨海大桥全桥采用70%透风率的风障完全可以满足车辆安全行驶的要求。     

跨海长桥风致行车安全研究

基于风作用下车辆模型行驶极限状态分析获得了相应的安全行驶临界风速,应用概率统计方法建立了桥位风速统计和极值风速概率分布模型,桥面风环境测速风洞试验给出了自然风与桥面行车风环境的关系,进而评估了自然风作用下车辆不同车速条件下的桥面行驶安全性。采用上述评估方法针对杭州湾跨海大桥的研究,表明了风障措施提高桥面行车安全的有效性。     

侧风对桥面车辆转弯安全性的影响分析

针对桥面弯道处车辆的受力状况,综合考虑车辆类型、道路条件、车速和风速的影响,建立安全行车的极限平衡方程。在此基础上,结合某斜拉桥相关数据,计算不同车速下安全行车的临界风速,结果表明,安全行车临界风速随车速的增加先增加后减小,这一变化与通常认为的车速越大临界风速越小相违背。为验证悖论现象是否合理,论文研究了车速和临界风速的变化关系,并结合具体案例计算悖论现象发生时的车速分布区间,以全面理解侧风对桥面安全行车的不同影响,保障桥梁的安全运营。     

钢桥面水泥混凝土-沥青复合铺装结构的温度场分析

桥面铺装是影响桥梁行车安全性、舒适性、桥梁耐久性以及投资效益的重要因素.文章针对桥面铺装体系容易出现的病害,提出了新型钢桥面轻质混凝土-沥青复合铺装结构,介绍了该复合铺装结构的温度场分布情况.通过在桥面铺装结构内部以及层间接触部位埋设的传感器,得到大量的实测数据,并在此基础上分析了钢桥面水泥混凝土-沥青复合铺装结构的温度场变化规律,为钢桥面力学特性分析提供依据.     

侧风影响下大跨桥梁行车安全驾驶模拟研究

随着经济的发展,大跨桥梁数量增加,跨度不断增大。大跨桥梁通常位于开阔的水面上或狭窄的山谷间,桥面高度较高,同样天气条件下桥面风速比地面高度处的风速大。特别是对于东部、南部沿海地区,台风频发,风环境复杂多变。相比于一般墩式桥梁,大跨桥梁柔性更大,在风的作用下会出现比较明显的振动。当车辆行驶在大跨桥梁上并遭遇较强的侧风时,同时受到桥梁振动的影响,车辆运动复杂。采用驾驶模拟的方法研究大跨桥梁行车安全问题,基于多自由度驾驶模拟器建立外力激励下的驾驶模拟平台,建立大跨桥梁视觉场景,并将侧风和桥梁振动融合到驾驶模拟平台中,完成了侧风影响下考虑桥梁振动的驾驶模拟实验。     

关于桥面表面排水若干问题的探讨

桥面排水不畅会降低桥梁的通行能力,影响行车安全.在一定的行车速度下,车轮胎面与路面间积水达到某一厚度值,会导致车轮发生"飘滑现象".为了保障行车安全,桥梁排水系统应有足够的排水能力,确保桥面过水断面在行车道内的水深不至于引起车轮飘滑.就桥面行车道内过水断面水深的控制要求、连续坡桥和平桥的桥面排水系统设计和验算方法等问题进行了深入探讨.     

钢箱梁桥桥面铺装技术研究

桥面铺装是桥梁行车体系的重要组成部分,其质量好坏和使用耐久性直接影响行车的安全性、舒适性、桥梁耐久性及投资效应.文中通过对3种桥面铺装方案和4种防水体系的性能研究,建立4种桥面铺装组合结构方案并进行性能、经济、施工条件等比较,选择经济、合理的铺装方案,为实体工程施工提供质量保障.     

冰雪环境下车桥动力相互作用分析

为了保障冰雪环境下公路桥面的行车安全性,通过试验测试与仿真计算相结合的方法研究了车轮与桥面间摩擦系数对车桥之间动力相互作用的影响,对积雪桥面、结冰桥面、冰水桥面及沥青桥面等4种不同状况下车轮与桥面之间的摩擦系数进行了测试。以某斜拉桥为工程背景,利用ANSYS建立了桥梁的有限元模型,结合试验数据,采用全过程迭代的方法计算了冰雪环境下不同桥面条件下车辆与桥面间的动力相互作用。结果表明,摩擦系数对车辆的侧滑力影响较大,结冰桥面更容易导致车辆发生侧滑事故。     

关于桥面表面排水若干问题的探讨

桥面排水不畅会降低桥梁的通行能力，影响行车安全。在一定的行车速度下，车轮胎面与路面间积水达到某一厚度值，会导致车轮发生“飘滑现象”。为了保障行车安全，桥梁排水系统应有足够的排水能力，确保桥面过水断面在行车道内的水深不至于引起车轮飘滑。就桥面行车道内过水断面水深的控制要求、连续坡桥和平桥的桥面排水系统设计和验算方法等问题进行了深人探讨。     

桥面铺装破坏综合分析

桥面铺装层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用。该文列举了桥梁铺装常见病害,通过桥梁种类、受力分析、钢筋布置、铺装层厚度、材料选择、材料性能、施工管理、施工工艺、交通运输及环境等,对桥面铺装面层的破坏进行了综合分析,结果表明:应重视对沥青混凝土桥面铺装的研究,开发满足桥面铺装受力特征的新材料,改进施工工艺,从根本上解决桥面铺装损坏问题。     

斜风作用下风-车-桥非线性分析系统建立

为了从风作用方向的三维模拟和系统非线性2个角度实现风-车-桥系统的全三维高真实度模拟,首先建立斜风荷载处理方法,采用平均风分解理论对桥梁斜风进行分解,形成桥梁斜风荷载,把桥梁风作用方向模拟域由垂直于桥梁纵轴线的二维平面扩展到三维空间;采用矢量合成法则和线性插值方法,依据车辆位置函数确定桥上车辆任意位置和时刻的合成风速,并基于风洞试验获取车辆气动力系数,形成车辆斜风荷载。然后基于已建立的非线性分析系统,融合斜风荷载处理方法,构建斜风作用下的风-车-桥全三维非线性分析系统,并实现动态可视化。最后采用建立的分析系统,对系列风偏角工况下的桥梁空间动力响应和车辆安全进行分析和评价。结果表明：斜风作用下,桥上车辆事故指标值及桥梁位移响应随着风偏角增大总体上均呈现先减小后增大趋势,且极值均出现在非90°的锐角区;基于风向垂直于桥跨方向的假定所进行的桥梁设计和车辆安全性评价结果偏于不安全。     

横风下π型断面大跨桥上汽车气动特性风洞试验（双语出版）

准确获得车-桥系统气动力是评估强风作用下桥上车辆运行安全性和舒适性的基本前提，为此必须考虑车辆与桥梁间存在的显著气动相互干扰。以山区大跨桥梁常见的π型断面主梁和集装箱货车为研究对象，设计并制作了1：32几何缩尺比的桥梁和车辆刚性测压模型，通过风洞试验测试了典型车-桥组合工况下车辆表面的风压分布，分析了前、后车辆干扰作用、车辆横向距离和车道组合方式等对桥上汽车气动特性的影响，并进一步分析汽车表面的风压值分布，以探究汽车气动力系数变化的机理。研究结果表明：前、后车辆间的干扰、车辆横向距离的改变对汽车的侧向力系数、阻力系数和升力系数均有较大影响，但对汽车的力矩系数影响较小，且汽车的力矩系数具有一定的离散性；车道组合方式中测试车辆位置的改变对汽车气动特性的影响大于干扰车辆位置的改变对汽车气动特性的影响，且车辆组合方式的改变对汽车的力矩系数基本没有影响；受桥梁π型主梁断面的影响，汽车侧向力系数的变化趋势与Coleman规律下的变化趋势不同。     

钢桁梁桥上列车双车交会气动特性风洞试验

为探究横风作用下钢桁梁桥上列车双车交会过程中气动力系数的突变机理,以某一大跨度公铁两用钢桁梁桥为背景,首先根据XNJD-3风洞实验室的尺寸设计了一套移动车辆模型试验系统;然后根据风洞阻塞比的要求设计了几何缩尺比为1∶30的桥梁和车辆试验模型;最后测试了横风作用下桥上列车交会过程中移动车辆模型的气动力。为尽可能地降低试验系统对运动车辆气动力的干扰,对原始时程数据进行了低通滤波处理,并分析了车速、风速、合成风向角、车辆所在轨道位置等因素对车辆气动力系数的影响。试验结果表明：双车交会时,背风侧运动车辆的气动力系数具有明显的突变趋势,迎风侧运动车辆的气动力系数变化较为平稳;列车交会时突变区域主要受运动车辆引起的列车风速的影响,且随车速的增加而增大,横风风速对突变区域影响较小;交会过程中背风侧车辆升力系数和侧向力系数的突变量随合成风向角的增大呈增大趋势,力矩系数突变量对合成风向角的变化不敏感;横桥向列车所处轨道位置影响其气动力系数。试验结果可为研究横风作用下高速列车-桥上交会过程的行车安全提供数据支持。     

基于风致抖振分析的多跨斜拉桥行人舒适性评价分析

首先,从随机风场模拟方法和抖振风荷载计算两方面介绍了风致抖振分析的基本理论;然后,以南昌市朝阳大桥为工程背景,利用MATLAB自编制程序依据上述随机风场模拟方法建立成桥阶段设计基准风速下标准断面的脉动风速模拟,将抖振惯性力公式计算所得的抖振风荷载施加在主桥模型上,对大桥的行人舒适性作出分析与评价;最后,对南昌市朝阳大桥的人非通道和观景平台提出了行人交通管控措施。     

风-浪联合作用下大跨度桥梁车-桥耦合振动分析

为研究波浪对跨海桥梁风车-桥耦合振动系统的影响,针对跨海桥梁所处风大、浪高的极端环境,建立了波浪-风-列车-桥梁动力模型,将风场视为空间相关的平稳高斯过程,高速列车采用质点-弹簧-阻尼器模型模拟,精细化全桥模型通过有限元方法建立,考虑风-列车-桥梁之间的耦合作用,波浪作为外部荷载施加到该耦合体系中。以主跨532 m某海洋桥梁为例,通过自主研发的桥梁科研软件BANSYS （Bridge Analysis System）,分析了波高、风速、车速对耦合模型车辆和桥梁响应的影响。结果表明：风车-桥耦合振动体系的车辆和桥梁响应受波浪影响显著,车辆和桥梁响应在与波浪荷载一致的方向增加显著,15 m·s^-1风速下,考虑波浪影响的车辆横向加速度最大值约是不考虑波浪时的1.3倍,考虑波浪影响的跨中横向位移最大值约是不考虑波浪时的22倍,而在非一致方向波浪对车-桥响应的影响较小;不同风速下,波浪对车辆横向加速度影响显著,考虑波浪影响的车辆横向加速度约是不考虑波浪时的1.2倍,而车辆竖向加速度、轮重加载率、倾覆系数等指标主要受风速的影响;波浪基频与桥梁横向位移响应谱主峰频率一致,波浪已成为影响桥梁横向位移响应的控制因素;波浪减弱了车速对车-桥响应的影响,随着波高的增加,车辆和桥梁响应对车速的变化更不敏感。     

地震与风联合作用下大跨桥梁车-桥耦合振动分析

为了研究大跨桥梁在风、车及地震联合作用下的动力响应,在已有风-车-桥耦合振动分析程序的基础上,利用大质量法模拟桥梁受到的地震作用,建立了地震-风-车-桥耦合振动分析的数值模拟平台,通过质量-弹簧-阻尼系统模拟车辆模型,利用有限元方法建立桥梁模型,采用谱表示法模拟路面粗糙度、风场和地震动,通过分离迭代方法求解地震-风-车...     

杭州湾跨海大桥风障设置风险评估

杭州湾跨海大桥跨越水域气象条件复杂,侧风对行车安全影响突出。基于公共安全风险评价指标,提出设置风障必要性的风险评估方法;在此基础上,基于对设置风障费用和收益的分析,提出备选风障方案优选风险评估方法。从而形成包括风障设置必要性、方案优选方法等的风障设置风险评估方法体系,为科学决策提供依据。     

设置中央稳定板对大跨度悬索桥抗风性能的影响

在润扬长江公路大桥南汊悬索桥的节段模型风洞试验中,研究了稳定板高度对动力抗风稳定性的影响,采用了增设0.65 m高中央稳定板的有效措施,并获得了原断面和增设中央稳定板断面的气动导数和三分力系数;采用非线性静风和颤抖振时域方法,研究了设置中央稳定板对静动力抗风性能影响。结果表明,恰当地设置中央稳定板,不仅能够提高桥梁的颤振临界风速,还能够降低结构的抖振响应,而结构的静风失稳风速在正攻角下有所降低。