检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2023年第19期42卷 104-109页

作者：童俊豪朱青朱乐东檀忠旭广东省公路建设有限公司广州510623 同济大学土木工程防灾减灾国家重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092 同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室上海200092

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... 详细信息

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。

关键词：涡激共振(VIV) 气动措施分体箱梁中央隔涡板

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基于试验设计与代理模型的中央开槽箱梁气动外形优化方法

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桥梁建设 2022年第6期52卷 25-32页

作者：赵林方根深展艳艳陈逸群葛耀君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室上海200092 上海市政交通设计研究院有限公司上海200025

为克服大跨度桥梁主梁断面气动选型过程中几何参数多、潜在组合多、试验工作量大的难题,提出基于“均匀试验设计+Kriging代理模型”优化策略的桥梁断面气动外形优化方法。以某大跨桥梁中央开槽箱梁颤振性能优化为例,采用该方法进行气动... 详细信息

为克服大跨度桥梁主梁断面气动选型过程中几何参数多、潜在组合多、试验工作量大的难题,提出基于“均匀试验设计+Kriging代理模型”优化策略的桥梁断面气动外形优化方法。以某大跨桥梁中央开槽箱梁颤振性能优化为例,采用该方法进行气动外形优化。基于计算流体动力学(CFD)数值模拟,首先通过“均匀试验设计”合理选取CFD分析工况,再利用“Kriging代理模型”以尽可能少的工况建立主梁几何参数-颤振临界风速关系模型,基于该模型分析不同几何参数对桥梁颤振性能影响规律,获取最优主梁断面。结果表明:“均匀试验设计+Kriging代理模型”优化策略能够在保证模型精度的前提下显著减少计算工况,工作量仅为遍历性试验的0.68%;CFD数值模拟、试验设计与代理模型策略的结合可以快速评估不同几何参数对抗风性能的影响规律,在背景桥梁主梁高度和行车道宽度下,中央开槽箱梁的颤振最优参数为槽宽比D/B=0.12、风嘴角度α=44°、下斜腹板倾角β=11°。

关键词：大跨度桥梁中央开槽箱梁气动选型颤振性能均匀试验设计,Kriging代理模型 CFD数值模拟

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开槽箱梁设置风障行车风环境模拟、试验与实测

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哈尔滨工业大学学报 2022年第3期54卷 20-31页

作者：吴风英赵林曹丰产葛耀君土木工程防灾国家重点实验室(同济大学) 上海200092 桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室(同济大学) 上海200092 省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室(重庆交通大学) 重庆400074

为合理评估桥面风环境以保障行车安全,首先采用CFD方法对设置风障时开槽箱梁桥面行车风环境进行模拟,然后对西堠门大桥主梁节段模型表面局部进行风环境测试,并开展了桥面局部风环境现场实测验证,进一步对桥面风障进行优化比选,分析设置... 详细信息

为合理评估桥面风环境以保障行车安全,首先采用CFD方法对设置风障时开槽箱梁桥面行车风环境进行模拟,然后对西堠门大桥主梁节段模型表面局部进行风环境测试,并开展了桥面局部风环境现场实测验证,进一步对桥面风障进行优化比选,分析设置风障条件开槽箱梁桥面风环境特点,采用CFD方法对设置不同风障型式的桥面局部风场进行模拟,分析不同车道位置处风速沿高度的变化规律,量化侧风折减系数随风障类型、高度和透风率的变化规律。结果表明:所采用的CFD数值模拟方法能够准确地模拟桥面风场特性并可再现桥面的局部风速演变趋势,分析误差在3%~9%之间,满足工程应用精度需求;设置风障对桥面风速分布的阻风改善效应显著,各车道风速折减率在30%~50%之间,风障的阻风有效区域与其横杆高宽比、高度、位置及透风率密切相关,其中风障透风率是决定风速折减效果的主要影响因素;除此之外,相较于整体式箱梁,由于开槽部位对来流具有的一定的分流作用,导致开槽断面下游主梁表面风速低于上游。

关键词：开槽箱梁风障行车风环境侧风折减系数数值模拟风洞试验现场实测

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结合式主梁-翼板的主动气动控制优化与机理——PK箱梁断面颤振控制

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中国公路学报 2025年

作者：王子龙李珂魏晓军赵林同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室重庆大学土木工程学院中南大学土木工程学院同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室

截止目前，PK箱梁分离流效应突出的主梁断面颤振主动控制规律未有清晰的认识，与此同时，为扩展和提高主动气动翼板颤振控制的适用范围和参数寻优效率，采用计算流体动力学（CFD）方法获取结合式PK箱梁主梁-翼板系统非定常气动力及其荷... 详细信息

截止目前，PK箱梁分离流效应突出的主梁断面颤振主动控制规律未有清晰的认识，与此同时，为扩展和提高主动气动翼板颤振控制的适用范围和参数寻优效率，采用计算流体动力学（CFD）方法获取结合式PK箱梁主梁-翼板系统非定常气动力及其荷载参数，采用分状态多频强迫振动法识别主梁-翼板系统气动参数并计算颤振临界风速，得到主动翼板颤振控制规律并获得最优控制参数。研究表明主动翼板改善PK箱梁颤振性能的主要原因是大幅提高了扭转运动关联的气动正阻尼，而耦合竖向运动产生的气动负阻尼受主动翼板运动影响较小。计算结果表明，PK箱梁的主动翼板最优控制参数与流线箱梁接近，PK箱梁在翼板振幅增益为2～6时颤振性能提高8.26%～ 30%。综上，结合式主动翼板对于偏钝体的PK箱梁断面同样具有较好的颤振性能提升作用。另一方面，在相同来流风速和翼板运动相位差下，不同振幅增益下的系统稳定位移不同。竖向位移变化较小，扭转位移则有所增大，这说明主动翼板在不同的振幅增益下，气动外形的改变不仅仅会改变系统颤振性能，还会对静三分力系数产生作用进而影响主梁静风和其他风振稳定性。

关键词：大跨桥梁颤振控制多频强迫振动主动翼板控制优化

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分体箱梁中央隔涡板涡激振动抑制机理研究

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振动与冲击 2024年第6期43卷 189-195,215页

作者：檀忠旭郭国和朱乐东朱青权红烈同济大学土木工程防灾减灾国家重点实验室上海200092 同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室上海200092 黄茅海跨海通道管理中心广东珠海519000 广东省公路建设有限公司广州510623 中铁宝桥集团有限公司陕西宝鸡721006

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... 详细信息

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。

关键词：分体箱梁涡激振动中央隔涡板风洞试验计算流体力学

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黄茅海大桥扭转涡振气动措施展向布局优化

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中国公路学报 2024年第10期37卷 98-106页

作者：孙颢郭国和朱青朱乐东檀忠旭权红烈同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 广东省公路建设有限公司广东广州510623 黄茅海跨海通道管理中心广东珠海519000 同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室上海200092 中铁宝桥集团有限公司陕西宝鸡721006

通过大比例节段模型风洞试验发现,黄茅海大桥主梁原始断面在试验中出现的扭转涡振可通过部分封闭检修道栏杆来控制,但如果将该气动措施通长布置在主梁上则会显著增大结构侧向风荷载。为了确定主梁展向所需的气动措施最短布置长度和相应... 详细信息

通过大比例节段模型风洞试验发现,黄茅海大桥主梁原始断面在试验中出现的扭转涡振可通过部分封闭检修道栏杆来控制,但如果将该气动措施通长布置在主梁上则会显著增大结构侧向风荷载。为了确定主梁展向所需的气动措施最短布置长度和相应的布置范围,首先通过节段模型风洞试验识别了采取气动措施前后2种主梁断面的涡激力模型参数,然后基于涡激力模型逐模态分析了实桥的三维涡振响应,最后以实桥不发生涡振作为约束条件优化了气动措施的展向布局。结果表明:部分封闭检修道栏杆减小了扭转涡激力的气动负阻尼效应,从而抑制了主梁断面的扭转涡振,但将其通长布置在主梁上过于保守;利用所提方法优化该气动措施的展向布局后,可大幅缩减气动措施的展向布置长度。

关键词：桥梁工程涡振气动措施展向布局优化

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流线箱梁风嘴侧主动气动翼板的颤振控制试验研究

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土木工程学报 2022年第6期55卷 36-46页

作者：赵林王子龙陈翰林李珂葛耀君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室上海200092 重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045

基于气动外形优化的传统被动气动措施难以满足跨度不断增大带来的抗风性能新挑战,主动气动措施被寄予期望。结合现实需求,基于主动翼板提出新型桥梁颤振控制方法,设计并制作主梁-主动翼板缩尺检验模型。在箱梁两侧设置一对水平翼板,通... 详细信息

基于气动外形优化的传统被动气动措施难以满足跨度不断增大带来的抗风性能新挑战,主动气动措施被寄予期望。结合现实需求,基于主动翼板提出新型桥梁颤振控制方法,设计并制作主梁-主动翼板缩尺检验模型。在箱梁两侧设置一对水平翼板,通过传感器感知主梁的运动行为,对其施加相对主梁振幅的特定放大倍数(增益系数)的反制运动,借助翼板的运动来影响主梁周围的流场,从而提高主梁的颤振稳定性,实现完整的闭环反馈控制系统。在均匀流条件下,通过调整翼板运动函数中的增益系数和翼板与主梁的相位差组合,揭示颤振临界风速的变化规律。研究发现,两侧翼板的相位差组合与增益系数均显著影响系统的颤振性能,当迎风侧翼板与主梁的运动保持相位差180°~360°,背风侧翼板与主梁的运动保持相位差0°~180°时,可以提高系统的颤振性能。当增益系数介于1~9时,过小的增益系数对系统颤振性能改善有限,过大的增益系数会恶化系统的颤振性能,当增益系数介于3~4时存在最佳控制效果。

关键词：桥梁颤振气动措施气动翼板相位差增益系数

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大跨悬索桥基于混合气候颤振风险的主梁架设施工流程优化

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清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：马腾陈炳耀崔巍陈焕勇宋神友赵林同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业实验室广东湾区交通建设投资有限公司深中通道管理中心广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室

在悬索桥主梁架设阶段,由于结构质量和刚度等参数持续变化,因此桥梁主梁的颤振临界风速不断演变。同时,由于桥址处的混合气候风环境也随季节连续变化,因此为准确评估混合气候悬索桥主梁的颤振风险,该文提出台风与季风混合气候条件下,悬... 详细信息

在悬索桥主梁架设阶段,由于结构质量和刚度等参数持续变化,因此桥梁主梁的颤振临界风速不断演变。同时,由于桥址处的混合气候风环境也随季节连续变化,因此为准确评估混合气候悬索桥主梁的颤振风险,该文提出台风与季风混合气候条件下,悬索桥主梁架设施工流程优化分析框架,总结了施工期颤振风险分析方法,并以中国南部沿海深中通道伶仃洋大桥为例进行阐明。该文采用全桥气动弹性模型进行风洞试验,获得了不同施工阶段的主梁颤振临界风速,并通过台风模拟和气象站风速统计回归,按施工周期分别迭代分析了台风和良态风的极值风速。研究结果表明:伶仃洋大桥在连续施工过程中,架设起始时间若选择特定月份,则会遭遇最小的颤振失效风险;若选择最不利施工时间,则颤振风险将呈指数级增加。在施工时间不受限的情况下,优化施工流程是传统结构和气动措施之外的有力补充,尤其是在混合气候模式下,更容易体现优化施工流程的优势。

关键词：悬索桥混合气候颤振失效概率施工流程优化

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大跨度悬索桥气动稳定性随跨径演变规律

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工程力学 2023年第12期40卷 194-202页

作者：丁叶君赵林鲜荣刘高肖海珠葛耀君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室上海200092 重庆交通大学省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 广东公路建设有限公司广东广州510600 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京100088 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

气动失稳是大跨度悬索桥设计中的关注重点之一。为了在悬索桥初步设计阶段,给主梁断面形式和跨径长度的确定提供参考,对主跨1000 m~5000 m悬索桥开展气动稳定性分析。基于跨径从888 m(虎门大桥)~1991 m(明石海峡大桥)的悬索桥动力特性,... 详细信息

气动失稳是大跨度悬索桥设计中的关注重点之一。为了在悬索桥初步设计阶段,给主梁断面形式和跨径长度的确定提供参考,对主跨1000 m~5000 m悬索桥开展气动稳定性分析。基于跨径从888 m(虎门大桥)~1991 m(明石海峡大桥)的悬索桥动力特性,拟合在1000 m~5000 m跨径范围内主梁侧弯、竖弯与扭转基频随跨径增长的变化趋势。根据该趋势构建主跨介于1000 m~5000 m的双塔单跨悬索桥有限元模型,其中垂跨比为1/11。选取常用的流线形单箱、格构式桁架、窄开槽双箱与宽开槽双箱4种主梁断面,将主梁宽度统一为36 m以排除桥宽对气动稳定性的影响。结合风洞试验测得的静力三分力系数和颤振导数,采用考虑结构几何非线性和气动荷载非线性的三维非线性静风稳定分析方法及三维全模态频域颤振分析方法求解悬索桥在0°与±3°攻角的静风失稳临界风速和颤振临界风速。分析结果表明,跨径从1000 m增加到3000 m左右时静风失稳临界风速有下降趋势,在3000 m~5000 m时静风失稳风速随跨径增大而上升。颤振临界风速则随跨径不断降低,与主梁基频的衰减规律相似。对不同断面外形气动稳定性的比较显示,流线形单箱和格构式桁架悬索桥的最低静风失稳临界风速低于实测最大阵风风速的80 m/s;跨径超过2000 m时,四种断面悬索桥的颤振临界风速均小于70 m/s。研究结果表明,对于本文构建的悬索桥而言,跨径3500 m附近的流线形单箱和格构式桁架悬索桥有可能在现实中发生静风失稳,而颤振在大跨度悬索桥抗风设计中是控制因素,且颤振问题随跨径增大而越发严峻。

关键词：桥梁工程大跨悬索桥有限元分析静风失稳颤振气动外形

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我国东南沿海台风极值风速预测与区划图构建

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土木工程学报 2021年第7期54卷 43-53页

作者：方根深 Weichiang Pang 赵林曹曙阳葛耀君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 克莱姆森大学美国南卡罗来纳州克莱姆森29634 同济大学桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室上海200092

中国沿海是全球受台风灾害最严重的区域之一,获取台风极值风速对指导沿海土木工程结构抗风设计、防灾减灾和风险评估至关重要,中国现有抗风设计体系未单独设定台风极值风荷载。文章提出基于地理加权回归的台风模拟方法,主要包括台风路... 详细信息

中国沿海是全球受台风灾害最严重的区域之一,获取台风极值风速对指导沿海土木工程结构抗风设计、防灾减灾和风险评估至关重要,中国现有抗风设计体系未单独设定台风极值风荷载。文章提出基于地理加权回归的台风模拟方法,主要包括台风路径、强度和风场参数递推模型,基于日本气象局1951~2015年历史台风最佳路径数据,开了西北太平洋地区台风局部路径和全路径随机模拟,结合台风边界层三维风场模型,预测不同工程场地的极值风速,率先完整创建我国沿海区域台风极值风速区划图并讨论台风风灾空间分布特点;面向不同建筑结构设计需求,形成台风风灾曲线和极值风速剖面数据库,为沿海建筑结构抗台风设计提供极值风荷载输入条件,推进我国结构抗风理论体系从传统良态风向台风的跨越。

关键词：台风极值风速结构抗风随机模拟风灾

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