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大跨度公铁双层斜拉桥主梁涡激共振机理与控制

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 1-13页

作者：刘志文周威刘振标严爱国夏正春陈政清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 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 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

以拟建的某主跨808 m公铁双层斜拉桥为工程依托,采用节段模型风洞试验研究不同攻角下双层桁架梁断面的涡振性能及5种气动控制措施的抑振效果,结合计算流体动力学(CFD)静态绕流模拟,对比分析双层桁架梁断面的涡振机理及控制方法.研究表明... 详细信息

以拟建的某主跨808 m公铁双层斜拉桥为工程依托,采用节段模型风洞试验研究不同攻角下双层桁架梁断面的涡振性能及5种气动控制措施的抑振效果,结合计算流体动力学(CFD)静态绕流模拟,对比分析双层桁架梁断面的涡振机理及控制方法.研究表明:主梁断面原设计方案在+3°和0°风攻角下存在明显的竖向和扭转涡振现象,且振幅超过规范允许值;间隔封闭上层桥面栏杆或增设抑流板可有效抑制主梁扭转涡振,但竖向涡振振幅仍不满足规范要求;上弦杆外侧增设风嘴可有效抑制主梁竖向和扭转涡振,而下弦杆外侧增设风嘴对主梁涡振抑振效果有限.气流经主梁原设计断面上层桥面分离后,在其上下表面形成周期性脱落的大尺度旋涡,并在上层桥面后部再附,这是主梁发生竖向涡振的主要诱因;上弦杆外侧增设风嘴可引导气流平稳通过上层桥面,消除了周期性的旋涡脱落,并在其上表面形成一段狭长“回流区”,从而有效抑制了涡振的发生.

关键词：桥梁工程涡激共振机理风洞试验双层桁架主梁气动控制措施计算流体动力学

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公铁合建钢混板-桁斜拉桥悬挑式钢锚箱受力特性及结构优化

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中国铁道科学 2024年第3期45卷 50-60页

作者：施洲周勇聪江峰刘振标夏正春印涛西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

为研究大跨度公铁合建钢混板-桁斜拉桥主梁悬挑式索梁钢锚箱结构的受力特性及结构优化,以主跨808 m的洪奇沥特大桥钢锚箱为背景,采用仿真分析方法,研究钢锚箱3个设计方案主要板件应力、焊缝应力以及推荐方案锚箱节点的传力特性和锚箱参... 详细信息

为研究大跨度公铁合建钢混板-桁斜拉桥主梁悬挑式索梁钢锚箱结构的受力特性及结构优化,以主跨808 m的洪奇沥特大桥钢锚箱为背景,采用仿真分析方法,研究钢锚箱3个设计方案主要板件应力、焊缝应力以及推荐方案锚箱节点的传力特性和锚箱参数对钢锚箱受力的影响。结果表明:锚箱尺寸较大、顶底板加肋方案的主要板件应力最大为300 MPa,小于其他2种方案,且6条焊缝的最大应力和应力不均匀系数较优,因此确定该方案为最终设计方案;索力首先由锚垫板直接向钢锚箱顶、底板和内外腹板较为均匀传递,最终边弦杆底板、内腹板和外腹板分别承担了22.2%,46.4%和31.4%的索力;节点处副桁斜杆、近桥塔侧和远桥塔侧边弦杆、混凝土桥面、节点横梁分别传递约66.71%,9.72%,9.32%,9.68%和4.56%的斜拉索竖向分力;板件应力随顶底板厚度增加而减小,顶底板深入边弦杆长度增加可以降低底板-内腹板焊缝峰值应力,顶底板间距减小可降低内外腹板和顶底板与锚垫板接触区域应力;顶底板厚44 mm、锚箱顶底板深入边弦杆长度1800 mm、顶底板间距660 mm时较为合理。

关键词：公铁合建斜拉桥索梁钢锚箱受力特性传力特性结构优化

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公铁合建斜拉桥钢桁-混凝土板组合梁受力特性

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铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2778-2789页

作者：施洲赵旭泼刘振标夏正春印涛西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁设计院湖北武汉430063

以某主跨808 m的公铁合建新型钢桁-混凝土板组合梁斜拉桥为背景,采用ANSYS软件建立局部组合梁细化的全桥多尺度有限元模型,分析其在不同工况下双层组合梁的受力传力特性和混凝土桥面板荷载分配比,并讨论混凝土桥面板厚度t_(b)、横梁刚... 详细信息

以某主跨808 m的公铁合建新型钢桁-混凝土板组合梁斜拉桥为背景,采用ANSYS软件建立局部组合梁细化的全桥多尺度有限元模型,分析其在不同工况下双层组合梁的受力传力特性和混凝土桥面板荷载分配比,并讨论混凝土桥面板厚度t_(b)、横梁刚度变化系数λ_(K)和钢与混凝土弹性模量比λ_(E)对组合梁受力传力的影响规律。结果表明:最不利组合工况下,钢桁架最不利Von Mises应力为183.6 MPa,混凝土桥面板最大拉应力为5.3 MPa,均满足结构受力要求;沿纵向路径,钢桁架和混凝土桥面应力在节间横梁间均呈“波形”分布;上下层混凝土桥面板顶、底面应力沿横向近似呈“W”和“M”状分布,表明桥面板承受一定沿横向不均匀分布弯矩;公路及铁路混凝土桥面最大剪力滞系数分别为1.45、1.36,更宽的公路混凝土桥面剪力滞效应更显著;公路及铁路混凝土桥面分别承担上、下层结构57.46%~79.99%和33.21%~62.81%的轴向荷载,为组合梁的主要传力构件;混凝土桥面板的应力随t_(b)及λ_(K)的增大而增大,随λ_(E)的增大而逐渐减小;混凝土桥面每层平均荷载分配比ξ与t_(b)成正比,与λ_(K)及λ_(E)成反比;当t_(b)、λ_(K)和λ_(E)参数的取值范围分别为0.8~1.4、0.4~1.6以及4~10时,组合梁混凝土桥面应力及荷载分配比ξ较为合理。

关键词：大跨度公铁合建斜拉桥钢桁-混凝土板组合梁受力特性传力特性参数分析

Numerical simulation of rime ice accretion on a threedimensional wind turbine blade using a Lagrangian approach

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Frontiers of Structural and Civil Engineering 2023年第12期17卷 1895-1906页

作者： Tiange ZHANG Xuanyi ZHOU zhenbiao liu State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering Tongji UniversityShanghai 200092China State Key Laboratory of Photovoltaic Science and Technology Trina SolarChangzhou 213031China

The accreted ice on wind turbine blades significantly deteriorates the blade aerodynamic performance and consequently the power *** existing numerical simulations of blade icing have mostly been performed with the Eulerian approach for two-dimensional(2D)blade profiles,neglecting the possible three-dimensional(3D)rotating *** paper conducts a numerical simulation of rime ice accretion on a 3D wind turbine blade using the Lagrangian *** simulation results are validated through previously published experimental *** icing characteristics along the blade radial direction are then investigated in *** radial airflow along the blade is observed,which demonstrates the necessity of 3D *** addition,more droplets are found to impinge on the blade surface near the tip region,thereby producing severer ice accretion *** accreted ice increases almost linearly along the blade radial direction in terms of both ice mass and maximum ice thickness.

关键词： ice accretion wind turbine numerical simulation Lagrangian approach

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深江铁路洪奇沥公铁大桥主桥设计关键技术

铁道工程学报 2024年第2期41卷 55-60页

作者：刘振标夏正春印涛张晓江徐伟伟杨得旺中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

研究目的:洪奇沥公铁大桥是深江铁路的控制性工程,主桥采用主跨808 m公铁合建斜拉桥一跨跨越洪奇沥水道,上层布置8车道城市快速路,下层布置4线铁路。结合建设条件、结构特点及使用性能,对主桥结构体系、主梁横断面及结构形式、索-塔锚... 详细信息

研究目的:洪奇沥公铁大桥是深江铁路的控制性工程,主桥采用主跨808 m公铁合建斜拉桥一跨跨越洪奇沥水道,上层布置8车道城市快速路,下层布置4线铁路。结合建设条件、结构特点及使用性能,对主桥结构体系、主梁横断面及结构形式、索-塔锚固结构、施工方法等关键技术展开研究,确定技术合理可行和经济节约的设计方案。研究结论:(1)首创了短边跨叠合板-桁组合梁斜拉桥结构体系,主桥长度减少20%,节省工程投资;(2)首次在4线铁路公铁合建斜拉桥上采用倒梯形双主桁截面,桥面布置紧凑、受力明确;(3)提出的边跨主梁采用矩形钢管混凝土叠合板-桁组合结构,集结构受力和锚固压重于一体,施工便捷;(4)发明了“自平衡交叉锚固+齿块锚固”的索-塔混合锚固方式,技术经济性高;(5)钢主梁创新采用“纵向大节段+横向分块”施工方法,解决了超宽超高超重整节段钢桁梁运输受既有桥净空限制的难题;(6)本研究成果可为公铁合建桁梁斜拉桥设计提供参考或借鉴。

关键词：公铁合建短边跨斜拉桥双主桁叠合板-桁组合梁自平衡交叉锚固

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一种基于激光干涉仪的液位测量装置研制

工业计量 2024年第3期34卷 70-73页

作者：杨璐刘振彪张拥军铁铮湖南省计量检测研究院

现有的一些液位测量装置测量过程中存在主观目视误差，不能方便快捷、稳定准确测量液面高度。文章研制了一种基于激光干涉法的液位测量仪，运用激光干涉测距原理可直接获取液面高度变化计算得到绝对或相对液位。该装置结构简单、一体化... 详细信息

现有的一些液位测量装置测量过程中存在主观目视误差，不能方便快捷、稳定准确测量液面高度。文章研制了一种基于激光干涉法的液位测量仪，运用激光干涉测距原理可直接获取液面高度变化计算得到绝对或相对液位。该装置结构简单、一体化程度较高、操作简捷，测量精度可以达到±0.1 mm,具有良好的适用性、经济性和可操控性。

关键词：激光干涉仪液位测量装置

混合梁斜拉桥钢-混结合段剪力连接件群力学性能研究

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铁道学报 2017年第10期39卷 134-141页

作者：周阳蒲黔辉施洲刘振标成都大学建筑与土木工程学院四川成都610106 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

为研究钢-混结合段剪力连接件群的力学性能,根据原桥结合段中典型钢格室设计制作剪力钉和PBL剪力键群足尺试验模型,按照应力等效原则对试验模型进行静力及疲劳加载。试验结果表明:在设计荷载作用下,两种剪力键的应力与应变仍为线性关系... 详细信息

为研究钢-混结合段剪力连接件群的力学性能,根据原桥结合段中典型钢格室设计制作剪力钉和PBL剪力键群足尺试验模型,按照应力等效原则对试验模型进行静力及疲劳加载。试验结果表明:在设计荷载作用下,两种剪力键的应力与应变仍为线性关系;由于群钉效应,靠近施荷端前五排的剪力钉群应力水平较高,PBL剪力键和其余部分剪力钉应力水平较低;疲劳验证和破坏试验后PBL剪力连接件应力水平增大但仍处于弹性受力阶段,靠近施荷端(端部)受力较大的剪力钉已进入塑性受力状态,剪力钉群刚度降低,PBL剪力键传递荷载比例有一定增加;该桥结合段剪力连接件设计安全可靠,可为今后结合段连接键群在实际工程的应用提供参考。

关键词：混合梁斜拉桥钢-混结合段静力和疲劳模型试验剪力连接键

铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段传力及疲劳性能试验研究

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土木工程学报 2015年第11期48卷 77-83页

作者：周阳蒲黔辉施洲刘振标西南交通大学四川成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

为了解大跨度铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段的传力和疲劳性能,根据应力等效原则设计制作了结合段局部足尺模型,进行了疲劳验证加载和疲劳破坏加载,测试了疲劳加载过程中结合段钢箱梁及剪力钉的应力变化情况。同时,通过考虑钢和混凝土之... 详细信息

为了解大跨度铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段的传力和疲劳性能,根据应力等效原则设计制作了结合段局部足尺模型,进行了疲劳验证加载和疲劳破坏加载,测试了疲劳加载过程中结合段钢箱梁及剪力钉的应力变化情况。同时,通过考虑钢和混凝土之间不同的摩擦系数,对摩擦力在结构剪力传递中的影响进行了研究。试验研究结果表明:利用接触分析,摩擦系数分别取0.1和0.6时,钢梁纵向应力计算值偏差在0.5%以内,说明在疲劳荷载作用下结构弹性受力时,钢和混凝土之间的摩擦力对剪力传递贡献较小;200万次疲劳验证试验过程中,结合段整体应力水平较低,各测点应力基本保持不变,结构传力安全可靠,具有良好的疲劳性能;100万次的疲劳破坏试验后,钢结构和剪力钉部分测点应力明显增大,结合段钢和混凝土出现黏结滑移现象,尤其在顶板位置,但结构整体稳定性良好,仍具有一定的疲劳安全储备。

关键词：混合梁斜拉桥钢-混结合段疲劳模型试验传力机理疲劳性能

大跨度铁路钢箱梁斜拉桥正交异性桥面疲劳试验研究

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铁道学报 2018年第1期40卷 94-102页

作者：施洲蒲黔辉杨仕力刘振标西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁设计研究院湖北武汉430063

正交异性桥面钢箱梁具有良好的整体性能与抗风性能,在大跨度公路斜拉桥及悬索桥中应用广泛,但在大跨度铁路斜拉桥上应用极少。以国内首座大跨度铁路钢箱梁斜拉桥为背景,建立全桥杆系及局部箱梁有限元模型系统分析铁路正交异性桥面疲劳... 详细信息

正交异性桥面钢箱梁具有良好的整体性能与抗风性能,在大跨度公路斜拉桥及悬索桥中应用广泛,但在大跨度铁路斜拉桥上应用极少。以国内首座大跨度铁路钢箱梁斜拉桥为背景,建立全桥杆系及局部箱梁有限元模型系统分析铁路正交异性桥面疲劳受力特性,基于应力等效原则优化设计出2U肋+2V肋的足尺疲劳试验模型,并实施560万次的疲劳加载试验。结果表明:钢箱梁正交异性桥面在列车荷载下以第二三体系受力为主,承受高周低幅疲劳作用;模型实测应力值同理论值相符良好,大部分测点在560万次疲劳试验中保持弹性受力状态,结构总体疲劳性能良好;U肋与横隔板连接处附近母材在150万次疲劳后发生开裂;V肋总体应力低于U肋,其疲劳性能优于U肋。

关键词：铁路钢箱梁正交异性板疲劳荷载 U肋 V肋