斜拉桥拉索风-雨致振动(Ⅱ):参数研究

为探讨斜拉桥拉索风-雨致振动的影响因素,基于修正驰振模型,利用空间模型测试的气动力系数,对斜拉桥拉索风-雨致振动的气动力参数、运动参数和结构参数进行了研究.气动力参数包括水路形状、风向角和索径等,运动参数有索的初始状态、水路运动等,结构参数为索的频率、阻尼和质量.研究表明,气动力参数和运动参数将影响拉索风-雨致振动的最大振幅响应,改变发生风-雨致振动的风速范围.     

强风区串并列储料罐绕流特性的数值模拟

为研究强风作用下的储料罐的抗风性能,以强风区某工程拌和站储料罐为对象,基于商用软件FLUENT,采用CFD数值模拟方法,对储料罐单罐和多罐串并列排放进行了二维数值模拟,对比了不同角度下储料罐的受力性能,得到了不同间距排列下储料罐的阻力系数和升力系数拟合公式,并对储料罐的涡振性能进行了分析.结果表明:双罐绕流分析情况下,双罐并列排放时所受合力较大,不同排列组合工况下涡振发振风速较高,涡振发生的可能性较小;三罐并列情况下,三罐中的阻力系数均较单罐阻力系数大,且中间罐阻力系数较边罐大;多罐排列情况下,中间罐阻力系数可取0.92,边罐阻力系数可取0.60进行抗风验算.     

流线型箱梁气动外形对桥梁颤振和涡振的影响

以某流线型钢箱梁断面为例,详细研究了主梁气动外形变化对桥梁颤振和涡振性能的影响.基于1∶50节段模型风洞试验,分别研究了箱梁的栏杆、检修车轨道、风嘴、导流板,以及斜腹板对桥梁颤振及涡振性能的影响.研究表明,栏杆和检修车轨道将弱化桥梁断面的气动性能,而风嘴和导流板则对桥梁的颤振和涡振性能有利.值得提出的是,在其他气动外形保持不变,而斜腹板倾角变为15°时,桥梁的颤振性能不仅获得了较大提升,且涡振现象还可得到消除.此现象的初步机理为:较小的斜腹板倾角可阻碍和廷后流线型箱梁下风侧漩涡的形成和脱落,从而显著削弱漩涡脱落对桥梁涡振和颤振的影响.详细的气动机理还有待深入研究.此点发现对于大跨度桥梁的抗风设计具有重大的参考价值和实际意义,并已经成功应用于国内多座大跨度桥梁的气动外形设计中.     

斜拉桥设计阶段斜拉索雨振的估算

斜拉索雨振是斜拉桥设计中最为设计者所关心的问题之一。如果没有广泛深入的研究，仅靠一般的试验研究，要在设计阶段准确地预测雨振效应是困难的。给出一个预测斜拉索可能发生的雨振估算模型，该模型是一个基于已有研究和实测成果及最不利状态下的设计用模型。斜拉索的风荷载由修正的驰振方程给出。由该模型可估算斜拉索雨振的临界风速及振幅。估算结果依赖于斜拉索的直径、阻尼、刚度、质量以及升力系灵敏随风的攻角的变化等参数。计算时采用了由以往试验所得的升力系数。用该模型对某座实桥斜拉索雨振的估算结果与其现场实测结果的比较表明：估算结果能很好地反映实测结果。在另一座斜拉桥的设计阶段也采用了该估算模型。     

开槽桥梁截面的颤振稳定性试验研究

随着桥梁跨径的不断增大，悬索桥的颤振稳定问题日益突出。本以风洞试验为基础，研究了中间开槽截面的颤振稳定性，并测得这种截面的形状修正系数。结果表明，开槽截面对改善悬索桥的颤振性能是一种可行的途径。     

大跨度桥梁风障的设计、研究及应用

过去10年里，在高风速条件下对桥梁的限制使用和桥上车辆倾覆的报道逐的增加。虽然如此，但设计者可得到的用于减小风对结构不利影响的数据却非常少。最近，英国的两座大跨度桥梁文桥和伊丽莎白女王Ⅱ桥为减小风的影响而设置了风障，而塞文二桥采用了连续风障，并通过风洞试验确定了桥梁和车辆的其它细部构造。列举了一些桥梁风障的实例，详细介绍了其设计与应用。     

江阴长江公路大桥扭转发散临界风速计算

采用二维方法和三维方法对江阴长江公路大桥主梁扭转发散临界风速进行了计算分析。在二维方法中，提出了实用、有效的计算Ｋα途径，使二维方法与三维方法相比，具有满意的精度。     

西堠门大桥成桥及施工状态下的空气动力特性研究

主要介绍针对西堠门大桥的运营阶段和施工阶段开展的一系列风洞试验研究,包括正交风和非正交风作用下主梁静力系数测定、1:20大尺度主梁节段模型涡激振动试验,以及1 :124全桥气动弹性模型风洞试验.最后,本文还给出了西堠门大桥现场实测的初步结果,主要为台风"云娜"的风谱以及此时主梁断面风压的分布.     

基于主动翼板的桥梁颤振次最优控制

颤振是大跨度桥梁抗风设计中的关键问题。通过对颤振进行主动控制影响桥梁的气动形态从而改变作用于结构上的气动力，达到抑制颤振的目的，对于大跨度桥梁的颤振控制是行之有效的手段。但是桥梁的颤振主动控制涉及到气动力的获取和控制率的优化问题，迄今未能完全解决。结合桥梁主动控制前期研究并借鉴航空领域中的颤振主动控制原理，研究了基于主动翼板的桥梁颤振控制问题；基于机翼-副翼理论和颤振导数形式给出了流线箱梁-主动翼板的自激气动力表达式，同时考虑主梁钝体特性和其与主动翼板气动干扰效应；由流线箱梁-主动翼板的气动力表达式和试验控制的诉求，采用次最优控制理论，构造基于少数状态变量的桥梁颤振系统反馈控制方程。根据流线箱梁-主动翼板气动力表达式和次最优控制理论，针对平板-翼板和流线箱梁-翼板系统，首先由数值风洞获取系统的气动力，并采用自编程序解算次最优颤振控制律；最后通过计算流体动力学（CFD）流固耦合数值仿真对控制效果进行检验。结果表明：对于平板-翼板系统，基于流线箱梁-主动翼板气动力表达式而获取的颤振导数与理论解吻合，验证了该气动力表达式的准确性，可用于后续控制分析；结合系统的气动力，次最优控制率在超越无控制结构的临界风速下，能够快速抑振。据此，主梁-翼板系统的次最优控制可面向实际抑制桥梁颤振，并提高颤振临界风速。     

扁平箱梁颤振后状态的振幅依存性研究

以舟岱通道大桥扁平箱梁断面为对象，通过节段模型风洞试验详细测试了该断面在风速超过颤振临界点后，振幅随风速变化的颤振后振动特性。基于变振幅的运动时程，阐释了气动阻尼、相位差及颤振导数等参数的振幅依存特性，提出了变振幅条件下的各参数的识别方法，指出了影响扁平箱梁颤振后特性的主要因素，并利用耦合颤振闭合解法进行了验证。研究结果表明：扁平箱梁在颤振后的振动过程中，气动阻尼具有明显的振幅依存性，相位差的振幅依存性较弱，振幅比基本不具有振幅依存性；颤振导数A₂^*随振幅变化而显著变化，是影响气动阻尼改变的最主要因素，其余颤振导数具有一定的振幅依存性，但对气动阻尼的影响较小。最后从气动阻尼随振幅变化的角度初步阐释了扁平箱梁在颤振后发生不同振动现象的动力学机理，并从气动阻尼曲线存在多个零点的角度解释了扁平箱梁在同一风速下具有多个稳定振幅点的可能性。