桥梁风工程2019年度研究进展
发布时间：2021-08-21 21:19
桥梁风工程是以大跨度桥梁抗风稳定性、风致振动及其控制为主要研究目的,为桥梁抗风设计提供理论基础、方法及手段的技术学科。近年来,大跨度和超大跨度桥梁的迅猛发展促进了桥梁风工程分析理论、试验方法和风振控制技术不断进步,取得了一系列新成果。围绕大跨度桥梁抗风设计中的主要问题,介绍和评述了2019年以来桥梁风工程在桥位风特性现场实测、大跨桥梁非线性颤振特性及计算理论、桥梁抖振计算理论、桥梁涡激振动计算理论及控制技术等方面的主要研究进展。
【文章来源】：土木与环境工程学报(中英文). 2020,42(05)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
文献[1-2]现场实测得到的台风特征
在山区大跨桥梁桥位的风场实测方面，2019年学者们开展了较多研究，取得了一批新成果。Liao等[7-8]采用多普勒激光测风雷达测量了某山区峡谷地形下竖直平面内不同高度处的风速时程序列，获取了山区平均风速、紊流强度、紊流积分尺度、风速空间相关性和紊流风速谱随高度的变化特征（图2(a）、（b）），发现大风情况下平均风速的风向与山谷走向基本一致，紊流强度无论是沿竖向的分布特征还是3个方向分量的比值，均与平原和沿海地区存在较大差别，且相较于Simiu谱和Panofsky谱，Von Kármán谱更适合描述山区的脉动风场。Yu等[9]在泸定大渡河大桥的猫道上沿纵向布置了5套风速传感器，分别采用平稳和非平稳风速模型对比分析了脉动风场特性，表明局部地形对山区平均风和紊流风特性的影响都很大，山区风非平稳性质极为突出（图2(c）），还发现山区风3个方向上的脉动风速功率谱密度函数更符合Von Kármán谱。张志田等[10]同样在深切峡谷桥位处风场实测中发现，Von Kármán谱用于描述山区脉动风场特性的吻合程度更好，且深切峡谷对风向有比较强的锁定作用。郭增伟等[11]分析了三峡库区峡谷风场的非平稳性，发现相比沿海地区，山区风在幅值和频率方面均表现出更强的非平稳特性。综合近年来的实测研究成果，学者们在山区风场特性研究上取得了一些共识：1）地形是影响山区桥位风场的最主要因素，峡谷走向对来流风向的锁定作用明显；2）山区风场紊流强度与规范值存在较大差别，因此，更宜根据现场实测值确定抗风设计参数；3)Von Kármán谱更合适表述山区风场3个方向上的脉动特性；4）相较于沿海和平原地区，山区风场的非平稳特性更显著。2 大跨度桥梁非线性颤振研究
对于计算方法，目前分为两类：1）计入自激气动力高次谐波分量随振幅变化的非线性计算方法；2）仅计入线性谐波分量随振幅变化的线性计算方法。对于第一类非线性颤振计算，主要源于研究者在自激气动力中发现的高次谐波分量，并将其计入到计算中。代表学者是高广中等[21-23]、许福友等[24]，其共同点是：通过风洞试验或数值模拟观察到了桥梁断面显著的气动力高次谐波分量，根据气动力的高次谐波分量占比以及气动力是否做功进行取舍，在泰勒展开模型的基础上，构建了只包含1次和3次谐波参数项的气动扭矩模型，然后运用非线性动力学方法或能量平衡法对单自由度扭转颤振极限环（扭转软颤振稳定振幅）进行求解，代表性的研究结果如图3[21]和图4[24]所示。图4 数值计算获得的扁平箱梁断面软颤振时升力和力矩的高次谐波分量[24]
【参考文献】：
期刊论文
[1]双层桥面桁架梁软颤振特性风洞试验研究[J]. 伍波,王骑,廖海黎. 振动与冲击. 2020(01)
[2]强弱非平稳风速对大跨桥梁抖振响应影响研究[J]. 苏延文,黄国庆,曾永平. 铁道工程学报. 2019(12)
[3]大跨度桥梁的抗风强健性及颤振评价[J]. 葛耀君,夏青,赵林. 土木工程学报. 2019(11)
[4]基于Küssner函数的不同气动导纳模型对大跨桥梁抖振响应的影响[J]. 张志田,陈添乐,吴长青. 振动与冲击. 2019(20)
[5]大跨桥梁主梁涡激振动研究进展与思考[J]. 葛耀君,赵林,许坤. 中国公路学报. 2019(10)
[6]大跨桥梁颤振分析理论研究进展[J]. 廖海黎,王骑,李明水. 中国公路学报. 2019(10)
[7]大攻角下超大跨度斜拉桥颤振性能节段模型风洞试验[J]. 朱青,陈文天,朱乐东,崔译文. 中国公路学报. 2019(10)
[8]大跨桥梁主梁风致稳定性被动气动控制措施综述[J]. 赵林,李珂,王昌将,刘高,刘天成,宋神友,葛耀君. 中国公路学报. 2019(10)
[9]宽幅双箱叠合梁涡振性能及抑振措施试验研究[J]. 张天翼,孙延国,李明水,廖海黎. 中国公路学报. 2019(10)
[10]扁平箱梁颤振后状态的振幅依存性研究[J]. 伍波,王骑,廖海黎. 中国公路学报. 2019(10)
本文编号：3356354
【文章来源】：土木与环境工程学报(中英文). 2020,42(05)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
文献[1-2]现场实测得到的台风特征
在山区大跨桥梁桥位的风场实测方面，2019年学者们开展了较多研究，取得了一批新成果。Liao等[7-8]采用多普勒激光测风雷达测量了某山区峡谷地形下竖直平面内不同高度处的风速时程序列，获取了山区平均风速、紊流强度、紊流积分尺度、风速空间相关性和紊流风速谱随高度的变化特征（图2(a）、（b）），发现大风情况下平均风速的风向与山谷走向基本一致，紊流强度无论是沿竖向的分布特征还是3个方向分量的比值，均与平原和沿海地区存在较大差别，且相较于Simiu谱和Panofsky谱，Von Kármán谱更适合描述山区的脉动风场。Yu等[9]在泸定大渡河大桥的猫道上沿纵向布置了5套风速传感器，分别采用平稳和非平稳风速模型对比分析了脉动风场特性，表明局部地形对山区平均风和紊流风特性的影响都很大，山区风非平稳性质极为突出（图2(c）），还发现山区风3个方向上的脉动风速功率谱密度函数更符合Von Kármán谱。张志田等[10]同样在深切峡谷桥位处风场实测中发现，Von Kármán谱用于描述山区脉动风场特性的吻合程度更好，且深切峡谷对风向有比较强的锁定作用。郭增伟等[11]分析了三峡库区峡谷风场的非平稳性，发现相比沿海地区，山区风在幅值和频率方面均表现出更强的非平稳特性。综合近年来的实测研究成果，学者们在山区风场特性研究上取得了一些共识：1）地形是影响山区桥位风场的最主要因素，峡谷走向对来流风向的锁定作用明显；2）山区风场紊流强度与规范值存在较大差别，因此，更宜根据现场实测值确定抗风设计参数；3)Von Kármán谱更合适表述山区风场3个方向上的脉动特性；4）相较于沿海和平原地区，山区风场的非平稳特性更显著。2 大跨度桥梁非线性颤振研究
对于计算方法，目前分为两类：1）计入自激气动力高次谐波分量随振幅变化的非线性计算方法；2）仅计入线性谐波分量随振幅变化的线性计算方法。对于第一类非线性颤振计算，主要源于研究者在自激气动力中发现的高次谐波分量，并将其计入到计算中。代表学者是高广中等[21-23]、许福友等[24]，其共同点是：通过风洞试验或数值模拟观察到了桥梁断面显著的气动力高次谐波分量，根据气动力的高次谐波分量占比以及气动力是否做功进行取舍，在泰勒展开模型的基础上，构建了只包含1次和3次谐波参数项的气动扭矩模型，然后运用非线性动力学方法或能量平衡法对单自由度扭转颤振极限环（扭转软颤振稳定振幅）进行求解，代表性的研究结果如图3[21]和图4[24]所示。图4 数值计算获得的扁平箱梁断面软颤振时升力和力矩的高次谐波分量[24]
【参考文献】：
期刊论文
[1]双层桥面桁架梁软颤振特性风洞试验研究[J]. 伍波,王骑,廖海黎. 振动与冲击. 2020(01)
[2]强弱非平稳风速对大跨桥梁抖振响应影响研究[J]. 苏延文,黄国庆,曾永平. 铁道工程学报. 2019(12)
[3]大跨度桥梁的抗风强健性及颤振评价[J]. 葛耀君,夏青,赵林. 土木工程学报. 2019(11)
[4]基于Küssner函数的不同气动导纳模型对大跨桥梁抖振响应的影响[J]. 张志田,陈添乐,吴长青. 振动与冲击. 2019(20)
[5]大跨桥梁主梁涡激振动研究进展与思考[J]. 葛耀君,赵林,许坤. 中国公路学报. 2019(10)
[6]大跨桥梁颤振分析理论研究进展[J]. 廖海黎,王骑,李明水. 中国公路学报. 2019(10)
[7]大攻角下超大跨度斜拉桥颤振性能节段模型风洞试验[J]. 朱青,陈文天,朱乐东,崔译文. 中国公路学报. 2019(10)
[8]大跨桥梁主梁风致稳定性被动气动控制措施综述[J]. 赵林,李珂,王昌将,刘高,刘天成,宋神友,葛耀君. 中国公路学报. 2019(10)
[9]宽幅双箱叠合梁涡振性能及抑振措施试验研究[J]. 张天翼,孙延国,李明水,廖海黎. 中国公路学报. 2019(10)
[10]扁平箱梁颤振后状态的振幅依存性研究[J]. 伍波,王骑,廖海黎. 中国公路学报. 2019(10)
本文编号：3356354
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