平行双幅斜拉桥涡振特性气弹模型试验研究

以天津塘沽海河大桥为工程背景,通过全桥气弹模型试验对平行双幅斜拉桥的涡振特性进行了研究。首先,基于一阶涡振的试验结果,推导出高阶涡振最大振幅的估算公式;然后,通过对比高阶涡振的估算结果与全桥气弹模型试验结果,给出了估算公式的计算精度并分析了产生偏差的可能原因;最后,通过全桥气弹模型试验研究了多孔板对涡振的减振效果,并利用CFD手段从流场的角度定性地解释了多孔板减振原理。研究结果表明:全桥气弹模型试验可以直接成功模拟出高阶涡振现象,并且各阶涡振的斯托罗哈数保持一致;基于一阶涡振试验结果估算高阶涡振可能会使风速锁定区间变长,并且最大振幅估算值与全桥模型试验值有一定偏差;多孔板具有较好的涡振减振效果,而这与多孔板的透风率大小和安装位置直接有关。

基于气弹模型试验的高耸结构随机风振等效静力风荷载

给出了基于高耸结构气弹模型试验的有限截面风振位移和加速度响应测量结果推算任意结构层位移和加速度响应的最小二乘方法。采用简化的串联多质点系力学模型推导了基于高耸结构气动弹性模型试验的整截面风振内力的计算方法,进一步提出基于气弹模型试验结果的按各结构层整截面风振内力等效的多模态综合等效静力风荷载的最小二乘计算方法。作为实例,以某高耸电视塔为例说明了所提出的多模态综合等效静力风荷载计算方法的可行性和可靠性。

考虑理论修正的钢管混凝土拱桥气弹模型试验研究

对于超大跨度钢管混凝土拱桥,由于受模型缩尺比所限,通常在气弹模型试验中不能单独模拟出拱肋中单根钢管的刚度,目前常采用集中刚度法用一个芯棒模拟整个钢管桁架的刚度。由于芯棒的位置只能放置在钢管桁架的形心处,因此模型中芯棒的存在必然破坏结构的气动外形,使得模型的气动外形不能满足与实桥气动外形成相似关系。基于以上原因,提出了一种试验与理论分析相结合的修正方法,对外形改变给试验结果带来的影响进行理论分析,从而获得修正系数对试验结果进行修正。

斜拉桥气弹模型拉索振动数字摄影测量技术

利用数字摄影测量的方法,在斜拉桥全桥气弹模型风洞试验中对拉索结构实现振动位移的动态测量.介绍了该方法的基本原理,并通过某斜拉桥进行了实测研究,获得了该桥气动失稳状态时的拉索振动形态,为桥梁颤振发散机理的研究提供了直接依据.讨论了拉索位移测量方法的误差,并提出改进测量精度的对策.

大跨度自锚式悬索桥整体抗风性能模型试验研究

以株洲枫溪大桥为工程背景,采用有限元计算和全桥模型试验相结合的方法,研究大跨度自锚式悬索桥的抗风性能。研究结果表明:在各个典型风荷载工况作用下,结构的颤振临界风速均高于桥位处的颤振检验风速。在均匀流场作用下,随着风速的增大,结构的动力响应极值均呈增大的趋势,竖弯位移、扭转角的平均值均逐渐减小(绝对值逐渐增大),侧弯位移平均值逐渐增大,而脉动值受风速影响不大。在紊流场作用下,随着风速的增大,结构的动力响应极值、平均值以及各类响应的脉动值均逐渐增大。在紊流场设计基准风速作用下,结构跨中竖弯位移平均值可达4.4 cm,需采取适当的抗风稳定措施。

高层建筑间顺风向动力干扰效应研究

通过对方型截面高层建筑进行一系列单自由度气弹模型测振试验,分析了在不同间距比下相邻建筑对目标建筑的顺风向动力干扰效应。研究结果表明:干扰效应与间距比成反比,随着间距比增加,干扰效应减弱。在串列布置时,施扰建筑增大了目标建筑的来流风速和湍流度,导致干扰效应主要表现为放大效应,在施扰建筑的高速尾流边界时,放大效应达到50%;在并列布置时,干扰效应随间距比增大,从抑制效应转变为放大效应。

封闭式屋盖结构风致响应理论与试验

为了研究封闭式屋盖结构的风致响应特性,用理论方法与风洞试验进行定性与定量分析.在传统模态分析法的基础上考虑结构内压与屋盖的耦合作用,推出了模态空间不独立的频响函数矩阵来描述屋盖的风致响应特性,通过算例分析了内压对封闭式屋盖风致响应的影响机理,并对钢网架平屋盖位移响应和加速度响应在内压影响下的变化进行了参数分析.采用预应力张拉结构体系设计制作了可调刚度屋盖结构的气动弹性模型,在风洞试验中进行屋盖加速度响应的测定,试验结果与理论分析结果较为吻合.研究结果表明,考虑内压后封闭式屋盖结构的风致响应会有所减小,而墙面孔隙率与气承刚度系数是影响封闭式屋盖风致响应的重要因素.

偏转风场下方形截面超高层建筑风致响应与气弹效应研究

超高层建筑具有轻质高柔的特点,强风作用下其气弹效应明显;且水平风向角沿高度偏转,导致超高层建筑的风荷载和风致响应与不考虑风向偏转时有明显不同。为此,完成了风向偏转角为25°的偏转风场及其无偏等效风场下一方形截面千米级超高层建筑的气弹模型试验,基于试验所得的模型顶点加速度时程,结合Hilbert-Huang变换方法和改进的随机减量法识别了气动阻尼比,对比分析了风向角、折减风速和有无风向偏转对气动阻尼比、极值加速度、涡激共振临界风速和锁定区的影响规律,探究了偏转风作用下千米级超高层建筑的风致响应、气弹效应和涡激振动等特性。研究结果表明:风向角对气动阻尼比和极值加速度影响较大,会显著改变其变化规律和涡激共振临界风速;基于频域分析所得的涡激共振临界风速小于由气动阻尼比或极值加速度确定的涡激共振临界风速,表明后者所反映的涡激共振特性具有滞后性,将导致结构不安全;相比无偏等效风作用,偏转风作用下水平向气动阻尼比较大,结构的顶点极值加速度较小,角部极值加速度的最大降幅可达38.3%。

超千米级斜拉桥抗风稳定性风洞试验

为研究主跨1 400m斜拉桥在80m·s-1检验风速下的抗风性能,在风洞中进行了法向风和斜风下的节段模型试验,确定了气动控制措施与改良后主梁断面,并进行了全桥气弹模型试验,验证了控制措施的有效性,获取了全桥风致振动响应数据。研究结果表明:采取适当的颤振控制措施,在抗风稳定性方面,该1 400m跨径斜拉桥方案具有可行性;随跨度增大,静力与颤振失稳竞争更为激烈;斜风效应对静力、颤振失稳临界风速及涡振振幅均有影响;静力稳定性重新成为超千米级斜拉桥抗风性能的控制因素。

怒江特大桥抗风性能研究

勐糯怒江特大桥为主跨800m大跨悬索桥,具有结构柔、对风荷载敏感等特点,且大桥跨越怒江深切峡谷,导致桥址处风环境复杂、设计风速较高,非常有必要进行抗风性能研究。因此,对桥位环境风速进行实测,结合数值模拟分析和地形模型试验成果,研究桥址峡谷风效应,确定风特性参数,作为大桥风致振动研究的基础;结合数值模拟分析、节段模型试验和全桥气弹模型试验多种方法相互验证,确保大桥在设计风速下不发生颤振、驰振及明显的涡振现象,大桥抗风性能满足规范要求。