桥梁断面静力三分力系数的人工神经网络识别

通过风洞模型试验得到了足够的样本,在此基础上利用MATLAB神经网络工具箱构造了2个BP人工神经网络;采用BR(Bayesianregularization)算法,比较了不同坐标系下的静力三分力系数的训练结果,得出4层网络比较有效且具有较高精度的结论.最后,提出了应用人工神经网络需要注意的问题.

大跨度高铁连续梁桥箱梁断面静力三分力系数的数值模拟

我国高铁桥梁建设发展迅猛,其中一大批桥梁处于强台风多发区,其抗风性能备受重视,高铁桥梁的主梁断面静力三分力系数分析是其抗风研究的基础。本文基于计算流体动力学(CFD)技术,对东南沿海某大跨度高铁连续梁桥箱梁断面静力三分力系数开展研究,考虑不同风攻角和主梁断面尺寸对静力三分力系数的影响,并将识别结果与已有数值计算结果进行对比。结果表明:采用CFD技术可有效识别高铁连续梁桥钝体箱梁断面静力三分力系数,箱梁断面尺寸的变化对静力三分力系数影响显著。随着断面高宽比的增大,箱梁断面的阻力系数和升力系数也随之增大,而升力矩系数随之减小。研究结论可为大跨度高铁连续梁桥的抗风研究与设计提供有益参考。

风雨耦合作用下桥梁主梁静力三分力系数研究

针对风雨耦合作用下桥梁主梁的静力三分力变化问题,首先对降雨特性做了简要介绍,然后对降雨引起的空气密度改变、降雨对结构的冲击力及简化计算模型、结构表面积水厚度进行了分析。最后以4类典型主梁断面为例,进行了不同雨强下节段模型静力三分力测试。结果表明:降雨引起空气密度改变很小,即使雨强达到300mm·h-1,改变量不超过1%;雨强达到上述超强暴雨时,结构竖向冲击力仅为0.67Pa,同样雨强且风速为50m·s-1时,水平冲击力约为100Pa,占同等风速下纯风作用力的6.5%,而且其随风速的增长率要远小于风作用力的增长率;随着雨强的增大,主梁升力系数明显减小,小风时可达到无雨时的数倍,扭矩系数无规律变化,阻力系数有所增大但比例十分有限;随着风速增大,降雨的影响会相对弱化;试验结果验证了通过质量加权平均简化后的雨滴冲击力计算公式的正确性。

山区高墩大跨桥梁静力三分力系数参数影响研究

以某山区高墩大跨桥梁为工程背景,采用专业CFD软件Fluent对其主梁不同截面、不同风工况下的风场特征进行了数值仿真分析,分析梁高、风攻角、桥梁横坡等参数对桥梁主梁截面静力三分力系数的影响,对各参数的影响规律进行总结。利用Fluent软件后处理图形显示功能,分析了典型工况下箱梁截面周围的气动流场特征。分析结果表明:梁高、风攻角、截面横坡均为主梁截面三分力系数的影响因素,高墩大跨桥梁主梁为钝体结构,梁高越高,在风场中的钝性特征越明显。

双边钢箱钢-混组合梁静力三分力系数分析

抗风性能是桥梁设计中的要点,主梁断面静力三分力系数分析是斜拉桥抗风研究的基础,但未见双边钢箱钢-混组合梁断面的相关研究。文中基于计算流体动力学(CFD)技术,对某黄河特大桥主梁断面静力三分力系数开展研究,分析CFD模拟时不同网格精度对静力三分力系数的影响。结果表明,采用CFD技术可有效识别斜拉桥的主梁静力三分力系数;仅改变网格精度,三分力系数变化不明显,阻力系数呈现变小态势,升力系数和扭矩系数呈现变大态势,但计算效率大幅降低。

大跨度拱桥箱梁静力三分力系数研究

大跨度桥梁一般具有轻柔、纤细以及对风作用敏感等特点,其抗风性能分析往往是桥梁设计阶段需重点考虑的因素之一。文章以西南峡谷地区某大跨度拱桥为例,分别采用基于计算流体动力学(下文简称CFD)的数值模拟和风洞试验的方法求解箱型主梁的静力三分力系数,并对比分析两种方法所得结果。结果表明:基于CFD数值模拟的结果与风洞试验的结果吻合较好,阻力系数误差最大值为1.6%,对应的风攻角为+5°;升力系数误差最大值为5.3%,对应的风攻角为0°;升力矩系数误差最大值为5.6%,对应的风攻角为+5°。对于同一风攻角来说,基于CFD数值模拟的精度从高到低依次为阻力系数,升力系数,以及升力矩系数。

风雨环境下高速铁路桥梁静力三分力系数研究

基于计算流体动力学方法,建立了侧风作用下高速铁路桥梁断面静力三分力系数的数值分析模型,结合已有的雨滴冲击力模型,研究了风雨联合作用对梁体静力三分力系数的影响。通过改变降雨强度和风速,分析了雨强和风速对梁体断面静力三分力系数的影响规律,为研究桥梁风致安全提供参考。结果表明,(1)侧风作用下梁体所受阻力、升力和扭矩均随风速的增大而增大,风速的改变对主梁阻力系数和升力系数的影响较大,对扭矩系数的影响不明显;(2)降雨强度的增大会导致箱梁断面的阻力系数增大,升力系数下降,扭矩系数略微下降;(3)降雨对箱梁断面升力系数的影响最为明显,其次是阻力系数,对扭矩系数的影响不大,且该影响效应在低风速时体现得更为明显;(4)本研究成果可为高速铁路桥梁及后期桥上行车风致安全研究提供参考。

CFD在桥梁断面静力三分力系数计算中的应用

采用CFD软件CFX模拟了风对桥梁的静力作用,计算了广州白沙河大桥拱肋断面和主梁断面?3o、0o和+3o风攻角情况下的静力三分力系数,并与风洞试验数据进行了比较。结果表明:用CFX数值模拟的计算结果与风洞试验结果基本吻合,各攻角情况下拱肋断面的阻力系数的误差分别为3.5%、1.3%、3.8%;对于主梁断面,0o攻角的三分力系数的误差分别为4%、2%、3%,而+3o攻角的阻力系数和升力矩系数的误差分别为0.1%和0.6%,可见CFD能够较为精确地模拟计算出桥梁断面的静力三分力系数。

近距离双幅并行连续刚构桥箱梁断面静力三分力系数CFD计算

采用CFD软件FLUENT计算了三水河大桥这种近距离双幅并行连续刚构桥箱梁不同断面在不同风攻角和有无护栏情况下的静力三分力系数,与风洞试验结果进行了对比,分析了三分力系数随不同影响因素的变化规律。结果表明:CFD计算结果总体上与物理风洞试验结果吻合较好,对上游桥阻力系数精度较高,对下游桥阻力系数及两幅桥的升力系数和扭矩系数误差稍大;箱梁断面阻力系数随风攻角变化较小,受梁高和有无护栏影响较大,来流风对上游桥的作用为较大的推力,对下游桥的作用为相对较小的吸力;上下游桥的升力系数和扭矩系数绝对值明显低于上游桥的阻力系数,其值也受风攻角、梁高和有无护栏等因素的影响而变化。

琅岐闽江大桥静力三分力及涡激振动特性试验研究

利用大型通用有限元软件ANSYS对福州市琅岐闽江大桥进行了结构动力特性的分析,并采用几何缩尺比为1∶50的主梁节段模型,进行了琅岐闽江大桥主梁三分力的静力节段模型及涡激振动特性的动力节段模型风洞试验。由静力试验求得三分力系数,并进行了全桥静力响应分析,通过动力节段试验测定发生涡激振动的发振风速及相应的最大振幅,确定了主梁断面的斯托罗哈数,从而对主梁的涡激振动特性进行初步评价。

四翼箱梁三分力系数与断面优化数值研究

普通混凝土箱梁一般仅有两侧上翼缘,而某些桥梁为了设置较宽的人行道,会在混凝土底板附近两侧各设置1段外伸钢挑臂,从而变成"四翼箱梁"。为揭示四翼箱梁静三分力系数特征,基于计算流体动力学(CFD)对某矮塔斜拉桥四翼缘主梁典型断面的静三分力系数进行了分析,并提出了其主梁断面的优化方案。研究结论显示:四翼缘主梁成桥状态阻力系数要明显大于施工状态时的系数,阻力系数随风攻角的变化大致呈V字形变化,而升力系数与扭矩系数随风攻角的增大而逐渐增加;下翼缘人行道板镂空方案相比实腹方案的扭矩减小明显,在±15°风攻角下扭矩分别减小9.1%和49.8%。该研究结论可供同类桥梁抗风设计提供参考。

基于CFD方法的高墩大跨箱梁桥静风力系数参数影响研究

基于计算流体力学（CFD）对某连续刚构桥主梁不同截面、不同工况下的风场特征进行了数值仿真分析,研究了梁高、风攻角、桥梁横坡等参数对桥梁主梁截面静力三分力系数（阻力系数、升力系数、扭矩系数）的影响,并结合气动流场特征分析了不同截面及攻角下的压强和速度分布。研究结果表明：梁截面高度、风攻角、截面横坡均对桥梁静力三分力系数有较大影响,但三者对三分力系数影响的侧重点不同：梁截面高度对阻力系数影响最大,变化幅度达0.494;攻角对升力系数影响最大,变化幅度达0.382;截面横坡主要体现对阻力系数的影响,变化幅度为0.17。静力三分力系数对梁体截面的形状及尺寸变化较敏感,梁体截面左右侧迎风时,阻力系数相差0.04~0.21,升力系数相差0.009~0.2,扭矩系数相差0~0.07;梁高越大,截面钝体特征越明显,周围的流场分布越复杂。

钢箱梁悬索桥风致响应与静力分析

风载和静载是桥梁在成桥阶段最常见的两种荷载,而钢箱梁悬索桥在风致作用下的响应尤为剧烈,容易引发安全性问题。为分析其风致响应情况,对某流线型钢箱梁悬索桥进行了数值风洞研究,计算了桥梁结构的三分力系数,并以此为基础分析了桥梁的风致响应,得出了最大的内力与位移,验证了悬索桥的安全性。研究结果表明:流线型钢箱梁三分力系数在-12°~+12°攻角中稳定变化;桥梁在驰振、颤振与涡振中均表现出良好稳定性;全桥在不同荷载工况下的位移与内力均符合规范要求,验证了桥梁结构的安全性与稳定性。

宽体扁平钢箱梁气动力特性及涡振性能研究

针对宽体扁平钢箱梁对风作用比较敏感的情况,以寸滩长江大桥主桥[(250+880+250)m双塔单跨悬索桥,加劲梁宽高比为12]为背景,采用风洞试验和数值模拟相结合的方法对其钢箱梁气动力特性和涡振性能进行研究。通过节段模型风洞试验测试其在不同风速和风攻角下的静力三分力系数变化情况及0°、±3°、±5°、±7°7种风攻角下的涡振响应,并通过软件模拟加劲梁断面周围压强随风攻角的变化情况。结果表明:该宽体扁平钢箱梁在不同风速下的静力三分力系数十分接近,雷诺数对其影响较小,加劲梁断面具备气动稳定的必要条件,气动性能良好;风攻角的变化在一定程度上改变了断面迎、背风侧及上、下方压力差,导致静力三分力系数变化;该梁对风攻角变化敏感,大风攻角作用下扭转涡振响应变化幅度大于竖向响应变化幅度,更容易发生大范围大振幅涡振。

静态均布人群对大跨人行悬索桥气动参数的影响

以某大跨人行悬索桥为例,利用ANSYS建立了有限元模型,并进行了动力特性分析.再根据德国《人行桥设计指南》(EN03-08)的行人交通级别,按照不同工况的静态均布人群密度(μ)将人体模型布置在节段模型上,以设计人-桥系统的节段模型,并通过测力和测振的风洞试验获得了不同μ的静力三分力系数和气动导数,进而研究了μ对大跨人行悬索桥的静力三分力系数(阻力系数CD、升力系数CL和扭矩系数CM)和气动导数[H_(i)^(*)、A_(i)^(*)(i=1,2,3,4)]的影响.结果表明:1)随着行人数量的增加,CD和CM都逐渐增大,C_(L)则逐渐减小;2)人群密度对直接气动导数(H_(1)^(*)、A_(2)^(*)、A_(3)^(*)、H_(4)^(*))和间接气动导数(A_(1)^(*)、H_(2)^(*)、H_(3)^(*)、A_(4)^(*))的影响都十分显著;3)静态均布人群在改变了主梁的气动参数后,会显著影响大跨人行悬索桥的侧向和扭转的抖振响应.

天兴洲公铁两用长江大桥气动参数风洞试验

采用几何缩尺比为1∶40的节段模型,进行天兴州公铁两用大桥气动参数的风洞试验,测量其主桁梁和列车的静力三分力系数、桁梁的气动导数。分析上、下游不同方向来流,桥上有无列车,列车不同位置和不同队列数等对桁梁和列车三分力系数的影响。在均匀流条件下,用自由振动法测量气动导数,采用加权整体最小二乘法对桁梁气动导数进行识别。分析表明:天兴州公铁两用大桥主梁断面具备气动稳定的必要条件;上游来流和下游来流的三分力系数差别不大,小攻角时差别更小;列车在下风侧时的桁梁三分力系数较列车在上风侧时大;列车在桥上运行时,会增大桁梁的升力系数和力矩系数,降低桁梁的阻力系数。

坝陵河大桥节段模型风洞试验研究

通过坝陵河大桥的节段模型风洞试验获得了主梁的静力三分力系数、主梁的颤振特性以及识别了主梁的8个颤振导数,并对试验结果进行了详细的分析,其分析评价的结果可用于指导该桥的设计与施工,也可为同类桥梁提供参考。

倒梯形桁架桥断面气动参数研究

采用计算流体力学(CFD)和风洞试验相结合的方法,对某倒梯形桁架主梁断面二维等效模型和气动导纳函数进行研究。首先依据外轮廓和实面积比不变的原则,建立斜腹杆位置不同的二维模型,识别其静力三分力系数并与风洞试验结果对比,得到二维等效模型。随后基于二维SST k-ω湍流模型和2D LES模拟,对二维等效模型分别进行气动导纳数值识别,识别结果与风洞试验对比研究。结果表明:无论是基于RANS的SST湍流模型还是2D LES模拟,二维等效模型气动导纳识别结果均与Sears函数较为接近,而SST k-ω模型气动仿真结果与风洞试验吻合良好;采用文章所用模型简化和数值识别方法,可对桁梁的气动参数进行有效识别。

连续刚构桥梁气动干扰效应数值模拟

基于计算流体动力学,以某连续刚构桥梁跨中断面为背景进行数值模拟,结合可视化流场分析干扰机理,对比研究了既有桥梁与邻近新建桥梁间静力三分力系数的气动干扰效应。研究结果表明:用计算流体动力学方法能形象地表现流场内物理量的分布情况;上游断面对处在其尾流中的下游断面影响尤为显著;当上、下游断面高程相同时,上游断面受力与单幅桥相似,下游断面气动干扰因子随着风攻角绝对值的增加逐渐趋近于1;当上、下游断面高程不同时,上游断面的三分力系数随着工况的变化呈规律性变化,下游断面受到强烈的尾流干扰和遮挡效应;桥梁气动干扰效应不容忽视。

基于CFD模拟的钢管桁主梁气动特性研究

基于计算流体力学方法,以深圳市拟建山谷沟壑处景观桥为研究对象,建立三维仿真节段模型进行气动性能研究。首先研究节段桁架模型在对称边界条件下的合理性,得出可以利用节段模型来代替三维整桥进行数值模拟。然后通过比较三维整桥模拟与国内现行规范中桁架桥气动参数选取方法,做出检验并提出改进建议。以桁架桥结构截面的外轮廓和实面积比作为控制条件建立二维等效模型,采用4种二维圆管桁主梁CFD计算简化模型,并计算了在-5°、-3°、0°、3°、5°攻角情况下的桁架桥梁静力三分力系数。同时基于非定常时程曲线,对4种二维等效模型附近的空间流场结构、涡振性能差异进行了对比。