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铁路悬索桥车致纵向运动混合阻尼减振研究

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第7期51卷 10-20页

作者：封周权范周健井昊坤张弘毅陈政清万田保风工程与桥梁工程湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 桥梁工程安全与韧性全国重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

针对铁路悬索桥在列车过桥时梁端纵向运动响应控制问题,提出了一种创新的混合阻尼减振方案,采用多种类型的阻尼器控制梁端位移,以满足不同的减振需求.以某在建大跨铁路悬索桥为工程背景,建立了空间桁架精细模型和等效单梁简化模型,系统... 详细信息

针对铁路悬索桥在列车过桥时梁端纵向运动响应控制问题,提出了一种创新的混合阻尼减振方案,采用多种类型的阻尼器控制梁端位移,以满足不同的减振需求.以某在建大跨铁路悬索桥为工程背景,建立了空间桁架精细模型和等效单梁简化模型,系统研究了混合阻尼减振方案不同阻尼器参数对减振效果的影响.该方案将低指数黏滞阻尼器纵向安装于桥塔与加劲梁之间,同时在桥台与加劲梁之间纵向安装电涡流阻尼器.鉴于桥台结构的特殊性,电涡流阻尼器被设计为仅能承受压力的装置,并通过样机试验进行了验证.为了进一步提升减振性能,电涡流阻尼器还配备了摩擦耗能元件.该混合阻尼减振方案能够有效控制列车过桥时梁端的纵向运动响应,显著提高桥梁结构的安全性和耐久性,在类似工程中具有重要的参考价值和借鉴意义.

关键词：铁路悬索桥梁端纵向运动控制混合阻尼减振低指数黏滞阻尼器电涡流阻尼器

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列车制动作用下悬索桥纵向运动及其黏滞阻尼器控制研究

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地震工程与工程振动 2024年第5期44卷 188-198页

作者：宋佳井昊坤封周权陈政清华旭刚万田保吴成亮湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 桥梁工程安全与韧性全国重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056 武汉鑫拓力工程技术有限公司湖北武汉430073

列车的制动行为会对悬索桥的纵向运动产生影响,因此有必要对千米级大跨度铁路悬索桥在列车制动下的纵向运动进行研究。以一座主跨1060 m的大跨度铁路悬索桥为研究对象,采用数值模拟的方式探讨了列车制动作用下其梁端纵向运动的响应特性... 详细信息

列车的制动行为会对悬索桥的纵向运动产生影响,因此有必要对千米级大跨度铁路悬索桥在列车制动下的纵向运动进行研究。以一座主跨1060 m的大跨度铁路悬索桥为研究对象,采用数值模拟的方式探讨了列车制动作用下其梁端纵向运动的响应特性,并研究了黏滞阻尼器在控制纵向运动中的效果。首先介绍了该千米级大跨径铁路悬索桥的工程背景,以及基于ANSYS软件建立的有限元模型;然后介绍了大跨径铁路悬索桥纵向运动的加载求解方式,支座摩阻和黏滞阻尼器的有限元模拟方式,以及制动力的模拟方式;接着探究了不同制动位置、是否考虑支座摩阻力对悬索桥梁端纵向运动响应的影响;最后,研究了黏滞阻尼器的纵向运动控制效果,并进行了参数分析。研究结果表明:随着制动位置越接近下桥位置,纵向位移变化曲线形状越接近正弦函数形式;支座摩阻对列车制动作用下的梁端位移响应有一定的控制作用,对梁端速度响应控制效果不佳;采用黏滞阻尼器可以有效控制列车制动下的悬索桥梁端位移和速度响应;当采用阻尼系数为2500 kN(m/s)^(-α),阻尼指数为0.1的黏滞阻尼器时,控制效果最佳。

关键词：铁路悬索桥列车制动支座摩阻黏滞阻尼器纵向运动

斜拉悬索协作体系桥梁无吊索边跨主缆涡激振动试验研究

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斜拉悬索协作体系桥梁无吊索边跨主缆涡激振动试验研究

作者：井昊坤湖南大学

学位级别：硕士

随着跨径的不断增长,桥梁特别是缆索承重桥梁对风荷载的作用越来越敏感。近年来,人们在苏通长江公路大桥、荆岳长江大桥等斜拉桥上观测到了斜拉索的高阶涡激振动现象,造成了套筒和阻尼器等附属设施的破坏,产生了很大的经济损失,这超出... 详细信息

随着跨径的不断增长,桥梁特别是缆索承重桥梁对风荷载的作用越来越敏感。近年来,人们在苏通长江公路大桥、荆岳长江大桥等斜拉桥上观测到了斜拉索的高阶涡激振动现象,造成了套筒和阻尼器等附属设施的破坏,产生了很大的经济损失,这超出了人们对桥梁索结构涡激共振现象的认识。我国在建的甬舟铁路西堠门公铁两用大桥(简称“西堠门公铁两用大桥”)是一座边跨无吊索的斜拉悬索协作体系桥梁,边跨主缆长达727m,可能会发生振幅明显的涡激共振甚至高阶涡振现象。为此,本文以西堠门公铁两用大桥边跨无吊索主缆为工程背景,设计了适用于斜索的三维连续气弹模型。采用风洞试验的方法,研究了西堠门公铁两用大桥边跨主缆的涡激振动响应特征及其抑振措施。本文的主要工作内容和成果如下:(1)采用ANSYS有限元软件对西堠门大桥的全桥及边跨主缆进行了动力特性分析。结果表明:全桥的1阶横弯频率0.0893Hz、1阶反对称竖弯频率0.1291Hz、1阶正对称竖弯频率0.1418Hz、1阶扭转频率0.2645Hz。边跨主缆的1阶面内和面外频率分别为0.202Hz和0.184Hz,前5阶面内频率高于对应的面外频率值。(2)考虑垂度效应的影响,将一种新型的吊索三维气弹模型设计方法推广到斜索。以西堠门公铁两用大桥边跨主缆为背景,研究了垂跨比对边跨主缆动力特性的影响规律。采用理论分析方法对比研究了原型结构和气弹模型的涡振响应。探究了该模型设计方法推广到斜索的适用条件。以此为基础,确定了模型的长度缩尺比及直径缩尺比,设计并制作了西堠门公铁两用大桥的边跨无吊索主缆的三维气弹模型。结果表明:短模型的垂跨比随几何缩尺比的增大而增大,在几何缩尺比1:20时与原型结构接近;短模型的频率计算结果均高于长模型;短模型在几何缩尺比高于1:20不发生明显振动,几何缩尺比大于等于1:20响应与长模型接近。本文设计的三维气弹模型几何缩尺比采用1:20。(3)以西堠门公铁两用大桥边跨无吊索主缆为背景,进行了三维气弹模型测振风洞试验。研究了风向角、风速等对边跨主缆涡激共振响应的影响规律。结果表明:边跨无吊索主缆在风向角0°、+10°、-10°、+50°、-50°、+60°、-60°下发生涡激共振;最大涡激共振响应出现在-50°,加速度响应的均方根值为5.2m/s,振幅为0.8mm,对应实际桥梁的振幅为16mm;在0°风向角下,4.8～6.6m/s风速范围下内,发生涡激共振的模态高达第16阶。(4)采用三维气弹模型风洞试验方法,研究了西堠门大桥边跨无吊索主缆涡激振动的抑振措施。在-50°风向角下分别研究了阻尼比和缠绕螺旋线对该主缆涡激共振的影响规律。结果表明:当模型的阻尼比达到0.25%时,西堠门大桥边跨无吊索主缆的涡激共振响应得到有效抑制;当螺旋线直径为0.0714D、缠绕间距为12D时,该主缆的涡激共振也可得到有效抑制。

关键词：无吊索主缆涡激振动风洞试验螺旋线阻尼比

超长斜索三维气弹模型设计方法及其适应性研究

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铁道科学与工程学报 2021年第11期18卷 2924-2932页

作者：井昊坤李寿英陈政清湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

由于超长斜索三维气弹模型设计存在长度与直径几何缩尺比选择的困难,研究一种索结构三维气弹模型设计方法及其适应性。以某在建大跨径斜拉悬索协作体系桥梁边跨无吊索主缆为例,研究几何缩尺比对垂跨比、动力特性及涡振响应的影响规律。... 详细信息

由于超长斜索三维气弹模型设计存在长度与直径几何缩尺比选择的困难,研究一种索结构三维气弹模型设计方法及其适应性。以某在建大跨径斜拉悬索协作体系桥梁边跨无吊索主缆为例,研究几何缩尺比对垂跨比、动力特性及涡振响应的影响规律。确定模型的合理几何缩尺比,设计并制作超长斜索三维气弹模型。研究结果表明:短模型的垂跨比随几何缩尺比的增大而增大,在几何缩尺比1:20时与原型结构接近;短模型的频率计算结果均高于长模型;几何缩尺比越大,涡振振幅越大。且模型越长,涡振振幅越小。按几何缩尺比1:20设计的短模型频率与模拟结果一致,且阻尼比较小,与原型结构接近。

关键词：气弹模型设计斜索涡激振动尾流振子模型

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青藏高原东南缘上地壳晚新生代构造变形综述

地球科学 2024年第2期49卷 480-499页

作者：计昊旻任治坤刘金瑞中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 中国地震局地质研究所活动构造与火山实验室北京100029

青藏高原东南缘是检验青藏高原演化模型的理想实验场,也是全球地震活动最为频繁的地区之一.综述了青藏高原东南缘主要活动断裂十年和万年尺度的滑动习性研究和百年时间尺度区域地震活动分布,结合前人总结的百万年时间尺度的年代学研究,... 详细信息

青藏高原东南缘是检验青藏高原演化模型的理想实验场,也是全球地震活动最为频繁的地区之一.综述了青藏高原东南缘主要活动断裂十年和万年尺度的滑动习性研究和百年时间尺度区域地震活动分布,结合前人总结的百万年时间尺度的年代学研究,认为自中新世中晚期以来,青藏高原内部物质逐渐向东流出,受四川盆地阻挡,转而向东南缘地区作顺时针旋转运动,至晚第四纪时期,东南缘地区上地壳变形已由原本集中分布在大型走滑边界断裂和逆冲褶皱带转变为弥散式分布至区内次级断裂,形成了以鲜水河-小江断裂带和实皆断裂带为边界,围绕喜马拉雅东构造结作顺时针旋转的运动学特征.据此青藏高原东南缘变形可划分为两阶段,中新世早期及以前变形集中在大型边界断裂,符合刚性块体变形,至晚第四纪时期转为弥散式连续变形.基于水平滑动速率和地震活动性对比,青藏高原东南缘活动断裂可大致分为三级.一级断裂为边界断裂鲜水河-小江断裂带和实皆断裂带,水平滑动速率均≥10 mm/a,曾发生8级及以上地震和连续的7~7.9级强震,是东南缘地区晚第四纪以来一级构造格架;二级断裂往往控制东南缘地区强活动构造单元,水平滑动速率为~3~6 mm/a,通常发生过7~7.9级地震;三级断裂水平滑动速率一般≤2 mm/a,通常发生过7级以下地震,一般规模较小,但数量较多.此外,川滇地块晚第四纪变形特征发生转变,构造运动由原本的沿大型边界走滑断裂运动转变为鲜水河-小江断裂带周缘次级活动地块的旋转、平移和差异隆升.

关键词：青藏高原东南缘上地壳变形特征弥散变形断裂分级天然地震

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新型装配式路口下穿BRT系统设计

新型装配式路口下穿BRT系统设计

润滑介质及基体对不同厚度PTFE/PI-PAI涂层的摩擦性能

第十七届全国现代结构工程学术研讨会

作者：卢佳程赵艳阳陈喆井昊坤刘占省北京工业大学

随着快速公交系统（BRT）的发展,原有的BRT的设计方法暴露出来的问题也随之增多。本系统基于模块化设计原理,针对中国特有的大街区路网结构与大型平交路口极多的特性,结合路口点下穿与现有的路边石导向公交系统,设计了一种新型的廉价公... 详细信息

随着快速公交系统（BRT）的发展,原有的BRT的设计方法暴露出来的问题也随之增多。本系统基于模块化设计原理,针对中国特有的大街区路网结构与大型平交路口极多的特性,结合路口点下穿与现有的路边石导向公交系统,设计了一种新型的廉价公交专用路口下穿及其路口形式,可以在预算十分有限的情况下大幅提升BRT系统的旅行速度与高峰运能,达到接近地铁水平。同时下穿隧道的造价进行模拟分析,计算成本优化值,验证本系统设计的可实施性,以实现BRT系统效能最大化。

关键词：路口下穿快速公交导向巴士子站台右道左转越行车道

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中国表面工程 2024年第1期37卷 225-239页

作者：涂传坤曹均朱旻昊叶佩青谢京杉宁波大学机械工程与力学学院宁波315211 西南交通大学材料科学与工程学院成都315016 清华大学机械工程学院北京100084 中原内配集团轴瓦股份有限公司孟州454750

船舶发动机轴瓦在受到炮弹攻击后处于极端工况,造成轴瓦失效破坏。传统的电镀镀层和磁控溅射薄膜因存在高污染、高成本等缺点,目前亟须寻求新的解决方案来提高轴瓦在极端工况下的耐磨性能。针对轴瓦因炮击而处于极端工况,设计了ZrO_(2)... 详细信息

船舶发动机轴瓦在受到炮弹攻击后处于极端工况,造成轴瓦失效破坏。传统的电镀镀层和磁控溅射薄膜因存在高污染、高成本等缺点,目前亟须寻求新的解决方案来提高轴瓦在极端工况下的耐磨性能。针对轴瓦因炮击而处于极端工况,设计了ZrO_(2)填充PTFE/PI-PAI的涂层材料,采用液体喷涂工艺在A370铝合金和CuPb22Sn2.5铜合金基体表面制备三种不同厚度涂层,研究涂层在不同润滑介质下的摩擦学性能。结果表明,涂层的摩擦学性能受到涂层硬度、润滑介质及基体支撑作用影响,涂层的硬度及弹性模量随厚度的增加呈现递减的趋势。涂层越厚,基体的支持作用越小。在油润滑工况下,铜合金基体上涂层摩擦因数及磨损率均小于铝合金,润滑油是涂层摩擦性能最主要影响因素。在海水工况下,涂层主要表现为磨粒磨损,并出现明显的犁沟现象。铜合金基体上涂层的摩擦因数高于铝合金,海水腐蚀和高频往复摩擦带来的冲刷作用是摩擦性能主要影响因素。在干摩擦工况下,涂层以黏着磨损为主。涂层的硬度受到基体支撑的影响,高频往复运动中硬质对磨球与硬质基体夹击软质涂层和接触压力是摩擦性能主要影响因素。通过涂层与合金摩擦因数对比,可知30μm涂层能够大幅度地降低轴瓦材料的摩擦因数,有利于提高船舶发动机轴瓦在极端工况的摩擦学性能。阐明了基体对不同厚度自润滑涂层的支撑机理,分析了涂层在极端工况下受到轰击后的摩擦学性能,确定了船舶发动机轴瓦涂层的最佳设计厚度。

关键词：涂层厚度润滑介质基体支撑摩擦行为磨损机制

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致密储层压驱焖井阶段渗吸机理分子模拟研究

力学学报 2024年第6期56卷 1624-1634页

作者：王凤娇孟详昊刘义坤徐贺胡超洋东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 大庆石油管理局博士后工作站黑龙江大庆163453 东北石油大学三亚海洋油气研究院海南三亚572025

针对致密储层开发中存在的天然地层能量衰减快、驱替相有效波及体积不足等难题,考虑将压驱与焖井相结合的高效开发技术应用于致密储层.基于分子动力学方法从微观作用力角度分析致密储层压驱渗吸机理,进行致密储层压驱过程溶质动态迁移表... 详细信息

针对致密储层开发中存在的天然地层能量衰减快、驱替相有效波及体积不足等难题,考虑将压驱与焖井相结合的高效开发技术应用于致密储层.基于分子动力学方法从微观作用力角度分析致密储层压驱渗吸机理,进行致密储层压驱过程溶质动态迁移表征,并从分子尺度对渗吸阶段进行划分.采用分子模拟方法,构建致密储层壁面-油相-驱替相三相体系,分别从体系弛豫特征、浓度分布及扩散能力和介质间相互作用能等方面分析常规水力压裂后常压驱替条件和压驱高压条件渗吸过程特征性差异,从分子尺度阐释致密储层压驱渗吸机理.研究表明:相对于常规压裂后驱替而言,压驱条件下,驱替相分子扩散系数提高20.06%,与孔隙壁面的相互作用能提高2.3倍;驱替相分子吸附层数增加,油相解吸效果更为明显,渗吸换油效率提高38.73%.此外,渗吸效率随储层温度变化的过程存在峰值,具有先上升后降低的特征;且受到壁面润湿性的影响,壁面亲水性越强渗吸效率越高.从分子尺度将焖井渗吸过程划分为3个阶段:水分子优先靠近壁面;驱替相流体与油相分子竞争吸附,将吸附态油相剥离为游离态,使其远离壁面;压驱液溶质分子进入初始油相范围,进一步置换油相,提高渗吸效率.压驱技术高压注入压驱剂可快速补充地层能量,扩大驱替相流体波及体积并提高洗油效率,在二者的协同作用下可大幅度提高渗吸驱油效率.该项研究可为致密储层高效开发提供理论参考.

关键词：致密储层压驱技术焖井渗吸机理分子动力学

基于PyroSim的不同曲率弯曲隧道火灾特性研究

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消防科学与技术 2024年第3期43卷 309-313页

作者：赵晓坤倪铭昊山西大同大学煤炭工程学院山西大同037000

为探究弯曲隧道的火灾特性,研究曲率对弯曲隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件PyroSim,对不同曲率弯曲隧道的临界风速、温度分布、烟气蔓延规律及顶棚温度衰减规律进行研究。结果表明:在同一火源功率和火源位置的情况下... 详细信息

为探究弯曲隧道的火灾特性,研究曲率对弯曲隧道火灾烟气蔓延的影响规律,使用火灾动力学模拟软件PyroSim,对不同曲率弯曲隧道的临界风速、温度分布、烟气蔓延规律及顶棚温度衰减规律进行研究。结果表明:在同一火源功率和火源位置的情况下,临界风速与隧道曲率呈正相关性;由于壁面沿程阻力的特殊性,弯曲隧道内高温烟气在隧道内侧的传播速度更快,并且随着火灾持续时间增加,隧道两侧烟气传播速度的差距增大;火灾的顶棚温度衰减与曲率呈正相关,给出了曲率为0.6%、0.5%、0.3%、0.25%、0.14%的顶棚温度衰减预测模型。

关键词：弯曲隧道隧道火灾 PyroSim 曲率临界风速顶棚温度