基于荷载试验的π型截面拱桥承载能力评定

结合对某在役π型截面拱桥的桥梁承载能力评定,阐述运营期桥梁承载能力评定的一般方法和步骤,包括桥梁缺损状况检查、桥梁结构自振特性频率检测、荷载试验、桥梁结构检算以及最终承载能力评定的内容和方法。

Π型截面三分力系数识别

π形截面扭转刚度小,具有很钝的气动外形,容易受到风振的影响,需对其进行抗风研究分析。三分力系数与结构的抗风计算息息相关。本文基于计算流体力学,使用CFD软件进行了闭口箱梁截面静态绕流模拟,识别出其三分力系数,闭口箱梁阻力系数模拟值与风洞试验值相对误差小于7%,满足公路桥梁抗风设计规范规定,验证了本文数值模拟方法具有较高的可信度,可以用于工程实践,故采用本文模拟方法进行了π形截面静态绕流模拟,识别出其三分力系数,以期为π形截面桥梁抗风研究计算做出贡献。

π型开口截面斜拉桥涡激振动的气动抑振措施试验研究

涡激振动是大跨度桥梁主梁在低风速下容易发生的一种风致振动现象,会影响行车安全性、舒适性和桥梁疲劳寿命,避免涡激振动的发生或抑制涡激振动振幅是桥梁抗风设计的热点问题。基于涡激振动对主梁气动外形敏感的特性,通过设计不同气动措施改善主梁的涡激振动性能,探究单个气动措施和多个气动措施组合的涡激振动抑制效果。以某π型开口截面斜拉桥工程为依托,对几何缩尺比为1∶37的刚性节段模型开展涡激振动研究,进行了风洞测振试验,并对下稳定板、检修车轨道位置和导流板等典型气动措施的抑振效果进行了测试。研究结果表明:主梁原设计断面存在明显的竖弯涡激振动现象,最大竖弯涡激振动振幅已超过规范限值;安装1道下稳定板可有效抑制竖弯涡激振动,安装多道下稳定板后,竖弯涡激振动振幅被限制,但同时会造成扭转涡激振动振幅增大,使用稳定板措施时应兼顾竖弯涡激振动和扭转涡激振动振幅的变化;检修车轨道的有无及位置变化对此截面的涡激振动性能影响较小,内移检修车轨道不能有效减小涡激振动振幅;在安装1道下稳定板的基础上增设导流板可进一步抑制涡激振动,安装下稳定板与导流板的组合措施可达到最优抑振效果。研究结果可为类似主梁断面涡激振动的气动控制措施选择提供参考。

基于性能的π型梁桥涡振响应概率性评价

文章以某π型梁悬索桥为例,采用剪切应力输运(shear-stress transport,SST)湍流模型,基于大变形动网格和有限体积法实现π型截面主梁涡激振动数值仿真;用最小二乘法对阻尼比和竖向涡振最大幅值进行拟合,使用Q-Q图检验阻尼比的概率分布,探究阻尼比与涡振的关系;用设计点法、多种蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)法拟合结构随阻尼比变化的损伤曲线,建立桥梁涡振损伤评价框架。研究发现:π型主梁在相当广泛的阻尼比范围存在竖向涡振现象,当阻尼比为5.67×10^(-3)时,主梁的竖向涡振振幅超过限值;阻尼比在每年的8—12月服从对数正态分布,并逐年减小,结构的损伤概率随阻尼比不断减小而增加。文中成功拟合出不同阻尼比下涡振最大幅值、涡振区间的损伤概率曲线,提出基于行车舒适性的桥梁涡振概率性损伤评价方法。研究结果可为π型梁涡振行车舒适度概率性损伤评价提供参考。