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改善平板风致静力的定常吸气方法

计算力学学报 2012年第3期29卷 452-457页

作者：辛大波张明晶欧进萍李惠哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 大连理工大学土木水利学院大连116024

采用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的数值方法研究了定常吸气方法对平板风致静力的影响。研究对象选为一处于均匀来流风场中的平板模型,在该平板靠近来流端设置定常吸气入口,通过改变定常吸气系数和吸气模式计算该平板模型的... 详细信息

采用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的数值方法研究了定常吸气方法对平板风致静力的影响。研究对象选为一处于均匀来流风场中的平板模型,在该平板靠近来流端设置定常吸气入口,通过改变定常吸气系数和吸气模式计算该平板模型的风致静力三分力,进而获取定常吸气对平板风致静力作用的影响。风场数值模拟采用RSM(Reynolds Stress Equation Model)湍流模型。计算结果表明,在定常吸气作用下平板的阻力系数显著降低,扭矩系数增大;平板迎风端面的压力随着吸气能量的增强而减小,背风端面的压力基本不变。数值结果表明:定常吸气可以有效地改善平板绕流边界层结构,降低风致阻力。

关键词：定常吸气吸气系数数值模拟静力三分力平板

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亮化工程斜拉索气动特性试验研究

桥梁建设 2021年第6期51卷 16-24页

作者：郑史雄周强杨风帆张宁西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国人民武装警察部队警官学院四川成都610213

为研究安装类半圆形新型亮化灯具后斜拉索的抗风稳定性,以某斜拉桥斜拉索亮化工程为背景,通过风洞静力三分力和动力试验对其驰振及涡振性能进行分析。风洞试验模型斜拉索直径与原桥保持一致,取具有代表性的75,100,120 mm 3种直径带灯具... 详细信息

为研究安装类半圆形新型亮化灯具后斜拉索的抗风稳定性,以某斜拉桥斜拉索亮化工程为背景,通过风洞静力三分力和动力试验对其驰振及涡振性能进行分析。风洞试验模型斜拉索直径与原桥保持一致,取具有代表性的75,100,120 mm 3种直径带灯具的斜拉索进行试验。根据静力三分力试验结果和Den Hartog驰振理论,计算得到3种直径带灯具的斜拉索的驰振力系数,最小驰振力系数平均值为-4.2,具备发生驰振现象的必要条件。进一步对不同风攻角及不同风向角进行动力试验,结果表明:当风攻角为90°时,直径100 mm及120 mm带灯具的斜拉索发生小振幅涡振;当风向角为20°及25°时,直径100 mm带灯具的斜拉索发生小振幅驰振,驰振风速分别为30.3 m/s和39 m/s;3种直径带灯具的斜拉索均未发生大振幅驰振及涡振现象。

关键词：斜拉桥斜拉索亮化工程风致振动静力三分力风攻角风向角风洞试验

分体式三箱梁箱间结构参数对其静力气动力性能的影响

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分体式三箱梁箱间结构参数对其静力气动力性能的影响

作者：何睿洲西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国经济建设的高速发展,近年来进行了大规模的基础设施建设,在东部及沿海地区修建了大量的大跨度公路、铁路桥梁。大跨度桥梁由于其具有更强的跨越能力,因此在东部及沿海地区得到了广泛的应用,如西堠门大桥,南京长江四桥和沪通长... 详细信息

随着我国经济建设的高速发展,近年来进行了大规模的基础设施建设,在东部及沿海地区修建了大量的大跨度公路、铁路桥梁。大跨度桥梁由于其具有更强的跨越能力,因此在东部及沿海地区得到了广泛的应用,如西堠门大桥,南京长江四桥和沪通长江大桥等典型大跨度桥梁,其主跨都超过了1000米。这些大跨度桥梁不仅投资巨大、建设工期长,而且在经济发展和国防建设都具有重要意义,其一旦发生毁坏将会给整个地区的交通和经济产生重大影响,因此其安全性至关重要。但由于大跨度桥梁跨度较大,柔性大,因此在静风作用下易发生失稳。因此,大跨度桥梁的抗风问题,更是重中之重。因此,本文研究将通过风洞试验和数值模拟结合的方式,结合“三箱分离”这一主梁断面形式,对分体式三箱梁的抗风特性进行研究。主要研究内容包括:（1）介绍工程概况及风洞试验测量桥梁静力三分力的方法、模型设计及测量技术,得出成桥态和施工态的静力三分力数据。（2）建立成桥态和施工态的二维数值模型,计算出二维数值模型的成桥态和施工态的静力三分力系数,并将试验结果与其进行比对,验证数值模型的合理性。（3）建立不同开槽宽度和不同箱间高差的数值模型,结合“三箱分离”主梁断面形式,研究不同开槽宽度及不同箱间高差对主梁静力三分力的影响。并得出了开槽宽度对分体式三箱梁静力三分力的变化趋势。（4）对不同开槽宽度和箱间高差的主梁数值模型进行测点布设,研究不同开槽宽度及不同箱间高差对分体式三箱梁平均压力的影响。并得出了开槽宽度对分体式三箱梁平均压力的变化趋势。

关键词：分体式箱梁三箱分离风洞试验数值模拟静力三分力平均压力

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桥梁主梁风雨致静力试验研究

钢结构 2011年第5期26卷 23-25页

作者：陶仕博辛大波欧进萍哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 黑龙江科技学院建筑工程学院哈尔滨150027 大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024

利用在大气边界层风洞中搭建的风雨联合作用试验系统,在不同风速和雨强组合作用下进行节段模型的静力三分力试验。通过分析不同雨强下节段模型的静力三分力系数,获取桥梁主梁断面在风雨联合作用下的静力特性。试验表明:随着雨强的增大,... 详细信息

利用在大气边界层风洞中搭建的风雨联合作用试验系统,在不同风速和雨强组合作用下进行节段模型的静力三分力试验。通过分析不同雨强下节段模型的静力三分力系数,获取桥梁主梁断面在风雨联合作用下的静力特性。试验表明:随着雨强的增大,节段模型阻力系数增大,升力系数稍有变化,而扭矩系数基本不变,并进一步分析系数变化原因。

关键词：大跨桥梁静力三分力节段模型风雨场风洞试验

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菜园坝长江大桥节段模型风洞试验

重庆大学学报（自然科学版） 2006年第3期29卷 134-137页

作者：张亮亮曾永平晏致涛王睿重庆大学土木工程学院重庆400030

随着施工技术以及新材料的运用,拱桥正朝着刚度小、跨度大、重量轻的方向发展,由于拱桥在施工阶段的刚度显著小于成桥状态,因此研究大跨度拱桥的空气动力特性十分必要.通过菜园坝长江大桥的节段模型静力试验和动力试验获得了主梁及主拱... 详细信息

随着施工技术以及新材料的运用,拱桥正朝着刚度小、跨度大、重量轻的方向发展,由于拱桥在施工阶段的刚度显著小于成桥状态,因此研究大跨度拱桥的空气动力特性十分必要.通过菜园坝长江大桥的节段模型静力试验和动力试验获得了主梁及主拱的静力三分力系数随攻角的变化规律、主梁的颤振特性以及识别了主梁的8个颤振导数,并对试验获得的结果进行了详细的分析.最后,对该桥的主梁和拱肋的抗风性能进行了评价.其分析评价的结果直接用于指导该桥的设计与施工,也可为同类桥梁提供理论参考.

关键词：菜园坝长江大桥静力三分力风洞试验节段模型颤振

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典型桁架桥梁断面静风阻力遮挡系数风洞试验

公路交通科技 2014年第7期31卷 80-83,96页

作者：李加武管青海赵国辉胡兆同刘健新长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学风洞实验室陕西西安710064

基于典型桁架桥梁断面桁片节点测压风洞试验,研究了典型桁架桥梁断面-10°^+10°风攻角下的遮挡系数。试验结果表明:采用规范计算桁架桥梁断面成桥状态的遮挡系数,在计算间距比和实面积比时,建议将桥面铺装高度计入迎风桁架高度,将桥面... 详细信息

基于典型桁架桥梁断面桁片节点测压风洞试验,研究了典型桁架桥梁断面-10°^+10°风攻角下的遮挡系数。试验结果表明:采用规范计算桁架桥梁断面成桥状态的遮挡系数,在计算间距比和实面积比时,建议将桥面铺装高度计入迎风桁架高度,将桥面铺装迎风面积计入桁架轮廓面积;遮挡系数随着风攻角的增大而减小,可以采用一次线性经验公式计算不同攻角的遮挡系数。

关键词：桥梁工程桁架桥梁断面风洞试验静力三分力遮挡系数

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大跨度拱桥空气动力特性试验研究

大跨度拱桥空气动力特性试验研究

作者：潘颖重庆大学

学位级别：硕士

随着现代施工技术的发展和新材料的运用,拱桥正朝着刚度小、柔度大、跨度大、重量轻的方向发展,对风的敏感程度逐渐增大。因此,研究大跨度拱桥的风致振动问题已变得非常迫切。而对拱桥主梁和拱肋空气动力特性的研究是分析其风致响应的... 详细信息

随着现代施工技术的发展和新材料的运用,拱桥正朝着刚度小、柔度大、跨度大、重量轻的方向发展,对风的敏感程度逐渐增大。因此,研究大跨度拱桥的风致振动问题已变得非常迫切。而对拱桥主梁和拱肋空气动力特性的研究是分析其风致响应的基础。空气动力特性是一个涵义很广的范畴,包括结构的非定常空气动力特性和定常空气动力特性这两大方面。其中,对结构非定常空气动力特性的研究又可具体展开到对桥梁颤振特性、自激空气动力、抖振力、涡激力和驰振力等的研究。本文以重庆菜园坝长江大桥为背景,在风洞试验的基础上,着重研究了其主梁断面和拱肋断面的空气静力特性,主梁断面的颤振特性,识别了主梁断面的颤振导数。首先,制作了缩尺比为1:70的主梁节段和拱肋节段模型,在中国空气动力中心低速所FL-11 风洞进行静力试验,分析了在均匀流下,不同攻角时模型静力三分力系数的变化规律。对于主梁断面还分析了风速对其静力三分力系数的影响以及有轻轨和无轻轨工况时,三分力系数的变化情况。同时,采用与静力试验相同的主梁节段模型,以弹簧悬挂二元刚体节段模型的试验方法在均匀流情况下,α= 0°、α= ±3°三种迎风攻角时,测试了模型在不同试验风速下的振动响应,分析了主梁固有振动频率和不同攻角下主梁断面的位移响应随风速的变化规律,并测定了模型的颤振临界风速。颤振导数是描述桥梁结构空气动力性能的重要参数,在分析桥梁颤振和抖振响应时起着至关重要的作用。本文对主梁的颤振导数识别,采用与主梁颤振分析试验相同的节段模型和测量装置,以自由振动法进行试验。然后基于最小二乘理论的识别法,一次识别了主梁断面的8 个颤振导数。试验结果表明,菜园坝长江大桥的主梁和拱肋具备良好气动稳定性。对于拱肋,其静风荷载主要表现为阻力;主梁断面的颤振临界风速高于232.65m/s,有较强抵抗扭转颤振的能力。

关键词：大跨度拱桥静力三分力风洞试验颤振导数节段模型

断面细节对近流线型箱梁气动力特性的影响研究

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断面细节对近流线型箱梁气动力特性的影响研究

作者：吴波重庆大学

学位级别：硕士

近流线型的宽体式扁平钢箱梁近年来被广泛应用于大跨径悬索桥,大大缓解了交通压力,成为公路桥梁发展的新趋势。本文基于国家自然科学基金面上项目“三峡库区跨江桥梁宽体式扁平钢箱梁气动特性及风致振动研究”(项目号:51578098),研究了... 详细信息

近流线型的宽体式扁平钢箱梁近年来被广泛应用于大跨径悬索桥,大大缓解了交通压力,成为公路桥梁发展的新趋势。本文基于国家自然科学基金面上项目“三峡库区跨江桥梁宽体式扁平钢箱梁气动特性及风致振动研究”(项目号:51578098),研究了主梁高宽比达1/12的近流线型箱梁的气动静力系数与涡激振动特性。首先进行了1:60节段模型测力试验,获取了各工况在-12°12°攻角下的静力三分力系数。在CFD工程软件Fluent 15.0中对代表工况进行二维稳态求解,通过对比各工况静态绕流场的差异,归纳出气动静力系数随断面细节变化的微观机理。然后进行了同比例模型的涡振试验,检验各工况是否发生涡激振动,并记录竖弯、扭转涡振的起振风速、锁定区间及最大振幅,并对振幅时程进行快速傅里叶变换(FFT)得到其频谱。编制两自由度的UDF程序以Newmark-β法求解竖向、扭转响应,结合动网格技术,在Fluent 15.0中对代表性工况的涡振响应进行了二维瞬态求解。通过对比尾流涡脱形态,结合频谱分析,对断面细节影响涡激振动特性的机理进行阐述。主要研究内容及成果如下:1、攻角对静力三分力系数的影响取决于于流动分离位置与强度的变化。攻角对涡振性能的影响机理在于竖弯、扭转基频的卓越程度及尾流涡脱形态的转捩。2、研究了护栏透风率对静力三分力系数与涡振特性的影响;护栏透风率对三分力系数的影响机理在于流动分离点、再附点的移动及正压、负压区范围的变化,且正、负攻角下的影响情况存在差异。另一方面,竖弯、扭转涡振响应均随护栏透风率的减小而加强,前者由尾流涡脱逐渐形成“2S”形态所致,后者由迎风端与断面中部的上/下两对漩涡快速发展所致。3、研究了人行护栏位置对涡振特性的影响;随人行护栏内移,竖弯涡振响应降低,扭转涡振响应加强;前者由尾流涡脱从“2S”退化为“S”形态所致,后者由上表面迎风端漩涡的快速发展引起。4、研究了检修车轨道位置对静力三分力系数与涡振特性的影响;随检修车轨道内移,三分力系数在正攻角下降低,在负攻角下无显著波动。另一方面,竖弯、扭转涡振响应均随检修车轨道的内移而降低,前者由尾流涡脱削弱所致,后者受制于下表面迎风端涡脱的削弱。5、研究了桥面粗糙度对静力三分力系数与涡振特性的影响;桥面粗糙度对三分力系数的影响机理在于流动分离范围及表面压力的变化,且正、负攻角下的影响情况存在差异。另一方面,随桥面粗糙度的提高,断面的竖向、扭转基频均出现微小波动,大攻角下的竖向、扭转涡振响应均降低,小攻角与负攻角下的竖向、扭转涡振响应均升高。

关键词：近流线型箱梁断面细节涡激振动静力三分力动网格

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某斜拉桥的静动态风荷载研究

某斜拉桥的静动态风荷载研究

作者：李昌春重庆大学

学位级别：硕士

随着现代施工技术的发展和新材料的运用,桥梁正朝着刚度小、柔度大、跨度大、重量轻的方向发展,对风的敏感程度逐渐增大。因此,研究大跨度桥梁的风致振动问题已变得非常迫切。而桥梁空气动力特性的研究是分析其风致响应的基础。空气动... 详细信息

随着现代施工技术的发展和新材料的运用,桥梁正朝着刚度小、柔度大、跨度大、重量轻的方向发展,对风的敏感程度逐渐增大。因此,研究大跨度桥梁的风致振动问题已变得非常迫切。而桥梁空气动力特性的研究是分析其风致响应的基础。空气动力特性是一个涵义很广的范畴,包括结构的非定常空气动力特性和定常空气动力特性这两大方面。其中,对结构非定常空气动力特性的研究又可具体展开到对桥梁颤振特性、自激空气动力、抖振力、涡激力和驰振力等的研究。本文以某跨海大桥为背景,在风洞试验的基础上,着重研究了其主梁断面的空气静力特性,主梁断面的颤振特性,识别了主梁断面的颤振导数。首先,制作了缩尺比为1:60的主梁节段节段模型,在中国空气动力中心低速所FL-11风洞进行静力试验,分析了在均匀流下,不同攻角时模型静力三分力系数的变化规律。同时,采用与静力试验相同的主梁节段模型,以弹簧悬挂二元刚体节段模型的试验方法在均匀流情况下,α= 0、α=±3三种迎风攻角时,测试了模型在不同试验风速下的振动响应,分析了主梁固有振动频率和不同攻角下主梁断面的位移响应随风速的变化规律,并测定了模型的颤振临界风速。颤振导数是描述桥梁结构空气动力性能的重要参数,在分析桥梁颤振和抖振响应时起着至关重要的作用。本文对主梁的颤振导数识别,采用与主梁颤振分析试验相同的节段模型和测量装置,以自由振动法进行试验。然后基于最小二乘理论的识别法,一次识别了主梁断面的8个颤振导数。试验结果表明,该跨海大桥具备良好气动稳定性。主梁断面的颤振临界风速高于100m/s,有较强抵抗扭转颤振的能力。

关键词：大跨度桥梁静力三分力风洞试验颤振导数节段模型