桥梁断面颤振导数识别的加权整体最小二乘法

在已有研究的基础上 ,基于桥梁节段模型自由衰减振动记录 ,提出了一种识别桥梁断面颤振导数的新方法———加权整体最小二乘法 (WELS)。该方法将同一风速下多次自由振动记录作为一个整体 ,在整体残差平方和最小的意义上同时对该风速下多次竖向和扭转运动时程曲线进行非线性最小二乘拟合 ,获取多条自由振动曲线共同的阻尼和刚度信息 ,从而提高了颤振导数识别的精度。为了避免弱信号被强信号“淹没” ,并使各时程信号的识别误差相当 ,识别过程中对各试验记录引入了加权因子 ,使各试验记录在整体残差分析中具有相同权重。此外 ,该方法对多次试验记录同时进行拟合 ,在一定程度上减弱了个别信号中有色噪声对迭代收敛性的影响 ,增加了非线性最小二乘迭代过程的稳定性。为考查加权整体最小二乘识别方法的有效性 。

桥梁主梁断面气动耦合颤振分析与颤振机理研究

通过对系统竖向和扭转耦合振动运动方程的解耦,将系统振动参数的频率和阻尼比隐式地表达成桥梁断面颤振导数的函数形式,导出了二自由度耦合颤振分析方法。值得注意的是,在临界颤振的情况下颤振运动为等幅的谐波运动,因而在颤振临界点时该颤振分析方法理论上是完全精确的。将该分析方法的结果与系统特征值分析方法的计算结果进行比较,验证了该分析方法的可靠性和适用性。在此基础上,对典型桥梁断面气动耦合颤振的机理进行了研究。分析结果表明,对于典型扁平箱形桥梁断面来说,耦合颤振导数项对系统振动参数中频率的影响均较小,系统模态的气动阻尼比主要由直接颤振导数项和耦合颤振导数项A1A3构成。

基于气动参数之间关系的桥梁断面气动导纳识别

气动导纳的准确估计对大跨桥梁抖振分析具有重要意义。目前在识别方法、试验技术等方面均有诸多进展,但尚未建立识别全部气动导纳函数的方法。针对这一问题,基于气动导数与气动导纳之间的关系,结合根据紊流风场中的抖振响应同时识别桥梁结构气动导数和气动导纳这一思路,首先采用随机子空间法识别得到紊流风场中桥梁结构的气动导数,然后利用气动导数与气动导纳之间的近似关系获取与竖向脉动风分量对应的气动导纳函数,最后根据抖振力谱和脉动风速谱来确定与水平向脉动风分量对应的气动导纳函数。实例研究表明,本文方法对流线型断面气动导纳的识别是可行的。

开口桥梁断面颤振及气动措施的数值与试验研究

针对典型开口桥梁断面颤振抑振措施进行了风洞试验和数值模拟研究.风洞试验结果表明,原型断面在较低风速即发生了颤振失稳现象.通过数值模拟方法进行了颤振模拟,与风洞试验得到了一致的颤振临界风速,并研究了其颤振机理,即高折减风速下断面下表面产生的旋涡脱落及其漂移与断面扭转位移相匹配,产生了与断面运动方向相同的气动扭矩,导致了颤振发散.数值模拟显示,下稳定板可以有效阻碍断面下表面旋涡的脱落和运动,使得气动力在断面运动周期内做功为负,抑制颤振发散.节段模型风洞试验和全桥模型风洞试验结果显示,下稳定板是开口桥梁断面颤振的有效气动抑振措施.

桥梁气动导纳识别的阶跃函数拟合法

基于桥梁主梁断面气动导数、阶跃函数与气动导纳之间的关系,提出一种获取气动导纳的阶跃函数拟合法。首先根据紊流风场中的抖振响应,识别桥梁结构气动导数和等效气动导纳,然后由气动导数可拟合得到阶跃函数,并根据阶跃函数系数计算得到竖向脉动风对应的气动导纳,最后结合等效气动导纳计算水平向脉动风对应的气动导纳。阶跃函数拟合法直接根据抖振响应完成了桥梁断面完整气动导纳的识别,实例研究表明,该方法对于桥梁断面气动导纳识别而言是可行的。

基于自由振动响应识别颤振导数的特征系统实现算法

桥梁断面的颤振导数在研究桥梁风致颤振稳定性上扮演着重要的角色,通常通过节段模型风洞试验获得。提出采用时域特征系统实现算法来识别节段模型振动系统的模态参数,进而提取桥梁断面颤振导数的方法。为验证该方法的可行性,进行了二自由度流线型薄平板节段模型自由振动风洞试验,并将识别的气动导数值与Theodorsen理论解进行了比较。

测定颤振导数的机械导纳法

本文通过风洞试验,研究了均匀来流下几种典型节段模型涡激振动对自由衰减法获取颤振导数的影响,提出了克服这种影响的初步方法——机械导纳法。并且在研究涡脱落频率基础上,提出了颤振和涡激振动的区别方法。

用改进的辅助变量法识别非定常气动力系数

辅助变量法是一种时域识别线性系统动态参数的常用方法。在噪声强度较大时，常得不到稳定的收敛解。本文通过在其迭代过程中引入加权函数，构成了该方法的一种改进方法。为检验改进方法的有效性，对仿真的振动系统和风洞实验获取的振动响应进行了气动力系数的同步识别。结果表明：甚至在噪声强度高达１５％情况下，改进后的方法仍能得到较好的收敛解。

桥梁断面颤振导数的分状态多频强迫振动识别

为提高桥梁断面颤振导数的识别精度与效率,采用计算流体动力学方法建立了桥梁断面颤振导数分状态多频强迫振动识别方法,分别采用传统的弯扭耦合强迫振动识别法与分状态多频气动导数识别方法,对薄平板和大带东桥主梁断面的气动导数进行了识别,将两种方法对应的气动导数识别结果分别与已有文献结果进行了比较。结果表明:采用分状态多频强迫振动方法进行主梁断面气动导数识别精度与弯扭耦合强迫振动气动导数识别精度相当,但识别效率得到明显的提升。

桥梁节段模型动力试验中刚度的影响

通过试验研究了桥梁节段模型动力试验中模型本身的刚度和支撑位置对颤振导数测量结果的影响 .结果表明节段模型本身的刚度对测得的扭转颤振导数A2 有较大的影响 ,而支撑位置不影响A2 的临界位置 .