分体箱梁中央隔涡板涡激振动抑制机理研究

借助风洞试验和计算流体力学对分体钢箱梁的涡激振动性能及中央隔涡板的抑振效果与机理开展研究,对比不同形式(水平隔涡板、一道竖向隔涡板、两道竖向隔涡板)和尺寸中央隔涡板的抑振效果,并根据流迹与速度云图对不同形式中央隔涡板的抑振机理进行分析。结果表明:开槽顶部水平隔涡板能够阻碍开槽处的气体对流,降低开槽内部及断面周围气流速度,增加旋涡移动和脱落难度,从而在一定程度上抑制涡激振动,抑振效果随隔涡板宽度增大而增加;开槽内部竖向隔涡板能够将旋涡稳定在隔板分隔出的几个小区域内,避免产生稳定的旋涡脱落,进而有效抑制涡激振动,设置两道半高竖向隔涡板比设置一道全高竖向隔涡板效果更好,但需对两板间距进行优化。

水平中央隔涡板透空形式对分体箱梁涡振响应的影响

分体箱梁断面因其优异的颤振性能近年来在大跨度缆索承重桥梁中多有应用。对涡振问题比较严重的分体箱梁,采用气动措施削弱开槽处的大尺度漩涡是控制涡振的最有效手段。通过大比例节段模型风洞试验,对比了不同形式水平隔涡板对分体箱梁的涡振控制效果。比较结果显示:在透空率接近的情况下,采用两侧水平隔涡板比各种打孔板的涡振控制效果都要好,如果要采用打孔板达到两侧水平板近似的涡振效果,透空率需要再减小26%左右;如果采用打孔板,板上的孔越是不均匀,涡振控制效果越好,而孔的形状对涡振影响不大。

大跨度分体箱梁桥梁涡振性能及其控制

因其相比传统闭口箱梁更为优越的颤振稳定性能,分体箱梁在大跨度桥梁建设中逐渐开始得到应用。以国内已建成的3座采用分体箱梁的大跨度桥梁为背景,通过大尺度节段模型风洞试验对分体箱梁的涡激共振性能进行研究,发现各断面均发生振幅较大的涡激共振。基于粒子图像测速技术的分析表明,在中央开槽处的大尺旋涡很可能是引起大幅度涡振的主要原因。为了解决分体箱梁桥梁的涡激共振问题,尝试和提出包括导流板、隔涡板和可调风障在内的多种气动控制措施,并比选出最佳控制方法。

不同风嘴形式分体箱梁桥梁的静力风致稳定性能

作为大跨径以及超大跨径桥梁一种新兴的断面形式,分体箱梁可以改善空气动力性能和提高颤振临界风速,但是还需要保证其静力风致稳定性能,研究了不同风嘴形式下分体箱梁的静力三分力系数和静力风致稳定性能随开槽率的演变规律。结果表明:两种风嘴形式分体箱梁的阻力系数随开槽率增加而增大,采用断面实体宽度为无量纲化标准时断面升力系数绝对值会随开槽率的增加而增加,这与采用断面总宽为无量纲化标准时结果相反,升力矩系数绝对值会随着开槽率的增加而减小,但这种规律性会受到风攻角的影响;风嘴对称性的变化仅改变断面阻力系数随开槽率的变化规律;两种计算模型下,对称风嘴断面分体箱梁桥梁跨中的各向位移绝对值和静力风致失稳临界风速随开槽率的变化规律完全相反,而不对称风嘴断面的各向位移变化规律相似但也有区别;总体上对称风嘴断面的最低静力风致失稳临界风速要高于不对称风嘴断面;考虑结构刚度变化会使断面开槽后静力风致失稳临界风速随着开槽率的增加而升高并超过不考虑刚度变化时的相应值,故对分体箱梁静力风致稳定性能分析时需要考虑开槽率不同带来的结构刚度变化。

中央稳定板对分体箱梁桥梁的涡振控制

以一座分体箱梁桥梁为背景,通过计算流体动力学(CFD)数值模拟和节段模型风洞试验,分别对上、下中央稳定板作用于分体箱梁的涡振控制效果展开研究.发现随着中央稳定板高度的增加,竖向涡振性能都是先变好再变差,分别在0.4倍梁高上稳定板时和0.2倍梁高下稳定板时竖向涡振振幅最小;增设上稳定板时加大了扭转涡振振幅,而下稳定板明显减小了扭转涡振振幅.CFD模拟的涡度场和压强场对比还表明,中央稳定板改变了槽中漩涡的运动方式和下风侧两端上下表面的压强,从而明显改变了竖向涡振的振幅.综合结果发现,0.2倍梁高下稳定板的涡振控制效果最好,而0.8倍梁高上稳定板的涡振控制效果最不利.

不同风嘴形式的大跨度分体箱梁桥梁颤振性能

分体箱梁可以有效地改善整体式钢箱梁断面的气动稳定性能,但不同的风嘴类型对分体箱梁的颤振稳定性能改善程度不同。通过节段模型风洞试验对两种风嘴形式的分体箱梁的颤振性能随槽宽演化规律进行了研究,将其与Larsen,Sato和作者前期的研究结果进行了对比,并从结构动力特性参数和气动外形两个关键方面解释了研究结果差异的原因。结果表明,不对称风嘴形式分体箱梁的颤振稳定性能对槽宽比的变化比较敏感,存在一个"最优槽宽比";对称风嘴形式分体箱梁对槽宽比的变化相对不太敏感,特别是当槽宽比较大时。与Larsen研究结果的差异主要是由结构及动力特性参数的改变造成的,其中质量惯矩的增大和扭弯比的减小起到了重要作用;与Sato研究所得结论的差异则主要源于气动外形的不同,特别是高宽比的改变。

分体箱梁的设计和试验

在我国城市和公路建设中 ,设计中等跨径的桥梁时 ,常采用T梁或先张法空心板 ,由于T梁梁高较大 ,空心板不经济。研制设计预应力混凝土分体箱梁 ,在工程实际中具有较好的社会效益和经济效益。本文介绍了预应力混凝土分体箱梁的设计要点、设计方法 ;

装配式预应力混凝土分体箱梁抗裂可靠度分析

本文针对装配式预应力混凝土分体箱梁的开裂病害进行了正截面抗裂可靠度方面的研究。首先,建立了装配式预应力混凝土分体箱梁的有限元模型;然后,调查统计了小箱梁几何参数的偏差规律;最后,利用蒙特卡洛法对其抗裂可靠度进行分析。得到如下结论:(1)除梁高外,正截面抗裂可靠度随着底板宽度、顶板宽度、翼缘宽度、底板厚度、腹板厚度、顶板厚度、翼缘厚度先增大达到顶点后逐渐下降,说明对于装配式预应力混凝土箱梁,随着几何尺寸的增加,正截面抗裂可靠度不是一味地线性增大,而是存在最优值;(2)腹板厚度与梁高对于装配式预应力混凝土分体箱梁的正截面抗裂可靠度的影响最大,因此设计与施工中必须更加重视对腹板厚度和梁高的设计。

装配式预应力混凝土分体箱梁模型修正及参数分析

本文基于静力载荷试验,对装配式预应力混凝土分体箱梁进行了模型修正及参数分析。对梁厂预制小箱梁进行静力加载试验并采集数据;利用Ansys建立小箱梁的精细化有限元模型,基于试验数据对数值模型作出优化修正;针对修正后的小箱梁进行参数分析,以选用的功能函数评价装配式预应力混凝土分体箱梁抗裂参数指标。研究结果表明:腹板厚度对于装配式预应力混凝土分体箱梁的正截面抗裂性能影响相较其它几何参数更为明显,施工过程中应予以严格控制;混凝土弹性模量在材料参数中影响效果较其它更为明显,因而混凝土的浇筑和振捣等工艺较为重要。

大角度斜交分体箱梁桥设计关键技术

介绍了影响斜交桥梁力学特征的主要因素和斜交桥的受力特点,并以某高速公路上跨乡道分离立交为例,阐述大角度斜交桥的总体布置、上部结构构造、梁格法计算分析等内容,为同类桥梁设计提供参考。

不同槽宽分体箱梁桥梁的涡振及控制方法

在进行大跨度桥梁施工时,不同槽宽分体箱梁的形式具有较高的可行性,可以提升桥梁的气动稳定性。鉴于此,以不同槽宽分体箱梁为对象,对其涡振性能展开分析,探索开槽率的影响机制,由此提出可行的制振措施。结果表明,相较于分体箱梁而言,闭口箱梁的涡振性能更为良好,随着阻尼比的增加,分体箱梁的涡振性能也有提升。

检修车轨道对分体箱梁涡振响应的影响及其内在机理研究

检修车轨道是影响箱梁断面涡振性能的重要因素,选择合理的检修车轨道形式与位置往往能够经济有效地抑制甚至消除主梁涡激共振。采用风洞试验和计算流体力学(CFD)相结合的手段,研究检修车轨道尤其是内侧检修车轨道对分体箱梁涡振性能的影响。风洞试验结果表明,在主梁断面其他结构外形保持不变的条件下,设置内侧检修车轨道可能会对断面的涡振性能产生不利影响,而使内侧轨道远离梁体可以有效减小上述不利影响。采用CFD手段对试验工况分别进行流迹分析发现,设置内侧检修车轨道时,会在中央开槽处形成稳定波动的大漩涡,从而激起主梁涡振;而当内侧轨道距离箱梁主体足够远时,只会在下游产生小旋涡,整体流场基本不发生改变,因而对断面涡振性能的影响较小。

不同槽宽分体箱梁桥梁的涡振及其控制措施

不同槽宽分体箱梁可以有效地提高大跨度桥梁的气动稳定性,但是其涡振性能还不够明确,研究了6种代表性开槽率分体箱梁的涡振性能随开槽率的变化规律,对比了4种控制措施(增大阻尼比、可调风障、导流板和隔涡板)的制振效果,并对其进行了综合评价。结果表明:闭口箱梁的涡振性能要优于开槽的分体箱梁;随着开槽率的增大,分体箱梁的竖弯涡振振幅先增后减,扭转涡振振幅表现较为敏感,其中,60%开槽率的竖弯涡振和80%开槽率的扭转涡振振幅最大。对比了60%和20%开槽率分体箱梁,增大结构阻尼比和增设小透风率的隔涡板可以明显的减小不同槽宽分体箱梁的竖弯涡振振幅,增大阻尼比和增设水平风障可以有效地提高不同槽宽分体箱梁的扭转涡振性能,而增设内置、外置导流板对的涡振控制效果取决于开槽率的大小。以上4种控制措施都可以满足分体箱梁的扭转涡振振幅要求,但只有增设0%透风率的隔涡板才能满足Sperling指标和抗风设计规范的竖弯涡振振幅要求。

大跨度桥梁超宽分体三箱梁抗风性能及控制措施研究

为研究超宽分体三箱梁的涡激振动特性及其抑振措施,以梁宽68 m的大跨斜拉-悬索协作体系公铁两用大桥为工程背景,采用缩尺比为1∶30的大比例节段模型进行风洞试验,研究主梁的涡振性能以及不同形式风屏障、桥梁附属设施对其影响和设置槽间开孔盖板的气动措施对其改善效果。研究结果表明:施工状态主梁断面没有出现明显涡振现象,主梁风屏障采用不规则开孔形式时的涡振性能优于等效栏杆形式;成桥状态主梁断面出现涡振现象,公路内侧栏杆对其涡振性能影响较大;通过施加30%透风率的错位圆孔槽间开孔盖板的气动优化措施可有效改善主梁涡振性能,优化后主梁无明显竖弯涡振现象,扭转位移振幅为0.07°,降低90%,同时断面具有优越的颤振性能,在此条件下随阻尼比的增加主梁涡振振幅明显降低,当扭转阻尼比增加至0.47%时主梁不出现涡振现象。

先简支后连续分体式箱梁桥简支转连续施工方案研究

以郑少高速公路甄坟沟大桥为工程背景,考虑分体式箱梁桥简支转连续施工过程的横向整体与纵向整体2类(8种)施工方案,利用有限元软件MIDAS/Civil建立全桥空间有限元计算模型,分别对2类(8种)施工方案的施工工序进行施工过程仿真分析。计算结果表明:从简支转连续施工过程中的主梁结构内力变化考虑,横向整体施工方案优于纵向整体施工方案,并且横向整体施工方案中先两端后中间的纵向连接工序(横C)为最优施工顺序。

MIDAS/Civil分体式小箱梁湿接缝模拟方法

以由3片分体式组合箱梁组成的30 m三跨连续梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,建立了3种湿接缝模拟方法的梁单元模型,分别为湿接缝换算法、刚接梁法、横向虚拟梁法。对比分析3种计算模型在3种荷载工况下各片箱梁的边跨跨中与中跨跨中位移解。计算结果表明:实体模型计算结果准确但建模复杂,与之相比,湿接缝换算法、刚接梁法、横向虚拟梁法模型建模较简单,最大误差为6.4%;湿接缝换算法、刚接梁法、横向虚拟梁法是分体式组合小箱梁桥的较合适建模方法,可用于分体式组合小箱梁桥结构分析。

分体式双箱梁涡振气动控制措施数值模拟

分体式钢箱梁可较大幅度提高颤振临界风速,但较容易引起桥梁涡振,以国内某大跨悬索桥涡激共振为背景,对分体式双箱梁分别增设风障、导流板和纵向格栅后的涡振响应进行纯数值模拟,对比分析了导流板和纵向格栅在一阶正对称竖弯、一阶反对称扭转和七阶竖弯模态,风攻角范围为+3°^-3°情况下的涡振控制效果,基于上述气动措施的流场特性,对其涡振减振机理进行了研究。研究结果表明,风障可以有效降低竖弯涡振振幅,但对扭转涡振振幅具有放大作用;导流板的涡振控制效果与风攻角和风速有关;纵向格栅对正、负风攻角下的竖弯和扭转涡振均有很好的控制效果。

如何提高HZQ500型架桥机在高速铁路桥梁的架桥效率

随着我国高速铁路的迅速发展,预制箱梁架设逐渐增多,特别是经过山区地段地形复杂、隧道多,山区架梁的难度相当大,施工效率非常低。针对山区架梁能便利通过隧道,而且满足隧道内架梁条件,为了能节约设备投资,我们对秦沈铁路施工采用的架桥机进行改造。该设备设计理念早已落后,改造难度非常大,改造后应具有分体式运、架设备的便利,成本低,还应具有在通过隧道及路基时方便快捷的特点,我们对该架桥机如何能快速通过隧道以及桥隧零距离等特殊工况架梁进行了技术研究,对类似工程具有重大的借鉴和指导意义。

江东大桥分体式扁平双箱梁悬索桥颤抖振研究

以风洞试验和数值分析相结合的研究手段,对江东大桥分体式扁平双箱梁悬索桥在2种气候模式下的颤抖振性能进行对比研究,认为江东大桥抗风安全性能良好。分体式扁平钢箱梁的颤抖振响应分析中,2种不同气候模式下导纳函数取Sears函数时均与实测结果吻合良好且略高于风洞试验结果,导纳函数取1过于保守。研究证明,分体式扁平双箱梁颤抖振计算中导纳函数取Sears函数具有较好精度,满足工程安全性要求。