大跨悬索桥流线形箱梁技术

本文着重讨论大跨悬索桥的流线形箱梁问题，其中涉及到其结构外形及特点、梁段组装、横隔板和腹板、正交异性板桥面、制造、组装和架设连接；英国Svein桥箱梁的缺陷分析和未来发展中的几个问题。

基于桥梁断面压力分布统计特性的抑流板抑制涡振机理研究

通过测量大比例流线形扁平钢箱梁模型(1:20)涡激共振时表面压力,研究典型钢箱梁常用设计断面涡激振动、静止、以及安装抑流板后涡激共振性能。综合对比分析三种工况模型表面压力系数均值、根方差、局部气动力与涡激气动力相关系数等时域统计特性;表面压力脉动的功率谱、局部测点气动力与总体断面气动力间的在模型竖弯频率处的相位谱和相干函数等频域统计特性。研究发现:竖弯涡激共振产生原因是流线模型上表面下游的气流再附区域强烈压力脉动以及箱梁下表面与总气动力具有较强相关性的压力脉动,整体断面各测点脉动压力具有相同的卓越频率。针对本项研究试验实例,抑流板措施减弱了箱梁中下游位置压力脉动的分布强度和作用时序的相关性,可以有效地抑制涡振。

基于三维气动导纳的大跨桥梁抖振分析

以某大跨悬索桥流线形箱桥梁断面为研究对象,通过风洞试验,用测压法对流线形箱梁断面在不同紊流场中的气动力进行了测量,得出适合流线形箱梁断面的三维气动导纳公式和抖振力沿跨向的相干函数,建立了基于三维气动导纳的大跨桥梁抖振分析方法,改善了传统上计算抖振在气动导纳和相干函数上的明显缺陷。研究结果表明,流线箱型断面抖振力的跨向相关高于风速相关;气动导纳数值显著依赖于紊流积分尺度。利用三维气动导纳计算出的抖振力与气动弹性模型风洞试验吻合良好。

基于耦合自由振动方法的桥梁颤振稳定性数值模拟

为精确模拟桥梁颤振流固耦合现象,必须利用非线性振动理论来求解偏微分方程组.本文采用Newmark-β法进行非线性振动的定量分析.利用嵌入Newmark方程的UDF程序驱动动网格实现耦合自由振动法识别桥梁颤振导数.通过对比理想平板颤振导数理论解给出Newmark方程参数的合理化建议,并与棋盘洲长江公路大桥风洞试验结果对比验证该方法的精度.结果表明:修正后的耦合自由振动法计算得到的颤振导数和颤振临界风速具有较高的精度.颤振临界风速数值模拟结果稍大于风洞试验结果,最大误差不超过10%.攻角越小,模拟精度越高.通过观察状态向量时程可快速判断颤振临界风速范围.对于超大跨悬索桥,当扭弯频率比大于3.5后,颤振临界风速会显著提高.