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列车荷载作用下磁浮轨道梁响应极值条件研究

西南交通大学学报 2023年

作者：向活跃刘科宏李永乐西南交通大学土木工程学院桥梁工程系

为研究磁浮轨道梁动力响应的变化规律，将磁浮列车简化为移动的均布荷载，采用解析法得到了简支轨道梁动力响应的解析解，讨论了轨道梁最大值响应随车速等参数的变化规律，推导了磁浮轨道梁动力响应的极值条件，分别采用有限元方法和车... 详细信息

为研究磁浮轨道梁动力响应的变化规律，将磁浮列车简化为移动的均布荷载，采用解析法得到了简支轨道梁动力响应的解析解，讨论了轨道梁最大值响应随车速等参数的变化规律，推导了磁浮轨道梁动力响应的极值条件，分别采用有限元方法和车-桥耦合振动方法进行了验证。结果表明，列车与轨道梁长度比值较大时，随列车速度的增加，轨道梁跨中最大响应以波动形式增加，最大响应存在极值，轨道梁响应随轨道梁跨度、质量等参数也有类似规律。当车速和跨度的乘积为特定常数，或轨道梁一阶竖弯频率与跨度的乘积为车速的特定倍数时，轨道梁产生消振现象。

关键词：磁浮轨道梁动力响应均布荷载解析法消振现象

Π型叠合梁斜拉桥涡激振动性能及气动措施研究

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振动工程学报 2024年第5期37卷 830-837页

作者：蒋尚君朱金鲁胜龙李永乐康锐西南交通大学土木工程学院桥梁工程系四川成都610031

型叠合梁为气动钝体结构,容易发生气动失稳。本文以一座Π型截面叠合梁斜拉桥作为工程背景,采用风洞节段模型试验与计算流体动力学(CFD)方法,对主梁的涡激振动性能及相应的气动抑振措施展开了研究。在风洞节段模型试验中获得涡激振动风... 详细信息

型叠合梁为气动钝体结构,容易发生气动失稳。本文以一座Π型截面叠合梁斜拉桥作为工程背景,采用风洞节段模型试验与计算流体动力学(CFD)方法,对主梁的涡激振动性能及相应的气动抑振措施展开了研究。在风洞节段模型试验中获得涡激振动风速区间,讨论了不同气动措施的抑振效果,运用计算流体动力学(CFD)方法对主梁涡振发生机理及气动措施抑振机理进行了初步研究。结果表明:在原始断面下,由于尾迹区旋涡的周期性脱落以及主梁上、下表面旋涡演变的相互作用,导致了涡激振动发生。在采取三种不同抑振措施后,除采用上L型导流板断面在+3°风攻角下发生扭转涡振外,其余优化断面均能使得来流平稳地通过,从而抑制涡振发生。本研究可对Π型叠合梁断面的斜拉桥抗风设计提供一定参考。

关键词：涡激振动抑振措施叠合梁风洞试验计算流体动力学(CFD)

考虑环境腐蚀的海上风电导管架结构可靠度分析

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太阳能学报 2021年第8期42卷 394-400页

作者：刘强魏凯西南交通大学土木工程学院桥梁工程系成都610031

为研究腐蚀对风浪联合作用下海上风电导管架结构可靠度的影响,建立考虑腐蚀影响的海上风电导管架结构可靠度分析方法。以某海上风电导管架结构为例,采用服从Weibull分布的均匀腐蚀模型,建立结构非线性分析模型。以风浪环境参数为随机变... 详细信息

为研究腐蚀对风浪联合作用下海上风电导管架结构可靠度的影响,建立考虑腐蚀影响的海上风电导管架结构可靠度分析方法。以某海上风电导管架结构为例,采用服从Weibull分布的均匀腐蚀模型,建立结构非线性分析模型。以风浪环境参数为随机变量,基于结构承载性能评估中所得到的损伤临界线,采用Monte Carlo方法计算不同服役时间下的结构可靠度,分析腐蚀对海上风电导管架结构承载性能和可靠度的影响规律。研究表明,结构各损伤临界波高及风速的减小幅度与腐蚀速率有正相关关系;随着腐蚀时间的增长,海上风电导管架结构可靠度指标逐渐减小。

关键词：海上风电可靠度腐蚀导管架承载性能

侧风下钢桁梁对移动高速列车气动特性影响的风洞试验

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中国公路学报 2018年第7期31卷 84-91页

作者：王铭李小珍沙海庆肖军西南交通大学桥梁工程系重庆交通大学土木工程学院

为探究侧风下钢桁梁结构内部移动高速列车的气动特性,采用研制的桥上移动列车风洞试验测试系统,对侧风下移动列车的气动力进行测试。以沪通长江大桥为工程背景,设计缩尺比为1∶30的钢桁梁和CRH3列车模型,试验系统采用伺服电机驱动,可以... 详细信息

为探究侧风下钢桁梁结构内部移动高速列车的气动特性,采用研制的桥上移动列车风洞试验测试系统,对侧风下移动列车的气动力进行测试。以沪通长江大桥为工程背景,设计缩尺比为1∶30的钢桁梁和CRH3列车模型,试验系统采用伺服电机驱动,可以实现列车模型的双向加减速,试验模型最大运行速度为15m·s-1,有效采集时间为0.7s;列车模型气动力采用Mini40无线测力天平进行实时采集。采用该试验系统分别对静止列车模型和移动列车模型进行各级风速和车速下的气动力测试。结果表明:采用静止列车模型和移动列车模型模拟得到的列车模型气动力系数有所不同,其中侧向阻力系数和升力系数的差异较为明显;钢桁梁结构对移动列车具有明显的遮蔽效应,列车模型由无桥区进入有桥区时,列车各项气动力系数会发生明显减小,且变化值随着偏航角的增大而增大;对处于钢桁梁结构内部行驶的高速移动列车而言,列车行驶方向的不同会引起列车模型气动力系数的差异,这种差异会随着偏航角的增大而变得逐渐明显,当偏航角大于40°时,移动列车模型在前行方向的侧向阻力系数要小于其回行方向的侧向阻力系数;前行方向升力系数要明显大于回行方向升力系数;相比之下,力矩系数在不同行驶方向下的差异并不明显。

关键词：桥梁工程气动特性风洞试验移动列车钢桁梁

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桥梁动力测试信号的自适应分解与重构

振动与冲击 2015年第3期34卷 1-6,13页

作者：单德山李乔黄珍西南交通大学土木工程学院桥梁工程系

针对桥梁结构动力测试信号噪声水平高、难以分离结构有效信号的特点,在总体平均经验模态分解方法和主成分分析的基础上,建立了自适应分解与重构方法。对经验模态分解结果的模态混叠现象进行深入分析,利用白噪声概率密度函数的均匀性对... 详细信息

针对桥梁结构动力测试信号噪声水平高、难以分离结构有效信号的特点,在总体平均经验模态分解方法和主成分分析的基础上,建立了自适应分解与重构方法。对经验模态分解结果的模态混叠现象进行深入分析,利用白噪声概率密度函数的均匀性对模态混叠模式一进行了改进,基于相关性分析改进了模态混叠模式二,改进后的分解方法在计算效率和分解精度上均有较大提升;随后对所有分解获得的固有模态函数进行多尺度主成分分析,实现降噪和选择并重构测试信号。分别用模拟信号和实际桥梁测试信号对所提方法的有效性进行了验证。结果表明:改进后的信号自适应分解和重构方法能在降噪的同时,有效地提取桥梁结构信息,可用于实际桥梁结构的动力测试分析中。

关键词：桥梁动力测试信号分解信号重构

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跨海桥梁高桩承台波浪冲击荷载概率模型

工程力学 2020年第6期37卷 216-224页

作者：魏凯周聪徐博西南交通大学土木工程学院桥梁工程系四川成都610031

高桩承台是跨海桥梁常用的基础形式之一。但是高桩承台质量大、侧向刚度小,对波浪冲击荷载的水平分量十分敏感。在极端波浪作用下,高桩承台水平向的动力响应会明显大于静力方法算得的结构响应,严重威胁结构安全。传统波浪荷载计算方法... 详细信息

高桩承台是跨海桥梁常用的基础形式之一。但是高桩承台质量大、侧向刚度小,对波浪冲击荷载的水平分量十分敏感。在极端波浪作用下,高桩承台水平向的动力响应会明显大于静力方法算得的结构响应,严重威胁结构安全。传统波浪荷载计算方法无法充分考虑波浪冲击荷载的时变和随机特性。该文以跨海桥梁高桩承台为研究对象,开展了极端波浪冲击高桩承台尺缩模型的水槽试验。通过分析归一化后的波浪冲击荷载时程,建立了波浪冲击荷载时程模型;运用概率方法对波浪冲击荷载峰值与冲击上升段持续时间进行分析,给出了冲击荷载峰值和冲击上升段持续时间的边缘分布以及基于Copula的联合概率分布形式。

关键词：高桩承台波浪冲击荷载概率模型水槽实验 Copula函数跨海桥梁

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卷破波斜向作用下方形桥墩砰击荷载研究

工程力学 2023年第5期40卷 41-48页

作者：魏凯赵文玉洪杰秦顺全西南交通大学土木工程学院桥梁工程系成都610031 中铁大桥勘测设计院有限公司武汉430034

沿海桥梁常受到破碎波浪作用,其中卷破波砰击严重威胁结构安全。该文通过理论和试验相结合的方法研究了方形桥墩受到的卷破波砰击荷载。以结构破波荷载经验计算公式和MLM理论模型为基础,建立了方形截面桥墩卷破波砰击荷载理论计算模型... 详细信息

沿海桥梁常受到破碎波浪作用,其中卷破波砰击严重威胁结构安全。该文通过理论和试验相结合的方法研究了方形桥墩受到的卷破波砰击荷载。以结构破波荷载经验计算公式和MLM理论模型为基础,建立了方形截面桥墩卷破波砰击荷载理论计算模型。通过卷破波水槽试验探究砰击角度与砰击荷载的关系;对比不同砰击角度理论和试验下方形桥墩截面砰击压强时程,验证了理论模型的有效性,结合试验与理论模型确定了不同砰击角度下方形桥墩卷曲因子的取值范围。研究表明:卷破波砰击方向与方形桥墩迎水轴向夹角越小,砰击荷载越大;该文提出的理论模型能很好地描述方形截面砰击压强时程随砰击角度的变化情况;根据试验结果拟合得出了方形截面卷曲因子随砰击角度的变化公式。

关键词：斜向卷破波 MLM模型方形桥墩卷曲因子砰击角度

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极端波浪作用下海上施工栈桥承载性能评估

海洋工程 2019年第4期37卷 134-141页

作者：刘强魏凯西南交通大学土木工程学院桥梁工程系

海上施工栈桥作为一种可以快速装配的施工辅助设施,在跨海大桥建设中得到广泛应用。为研究海上施工栈桥在极端波浪作用下的结构性能,基于波浪增量分析(IWA)理论,提出海上施工栈桥承载性能评估方法。以某在役海上施工栈桥为例,考虑杆件... 详细信息

海上施工栈桥作为一种可以快速装配的施工辅助设施,在跨海大桥建设中得到广泛应用。为研究海上施工栈桥在极端波浪作用下的结构性能,基于波浪增量分析(IWA)理论,提出海上施工栈桥承载性能评估方法。以某在役海上施工栈桥为例,考虑杆件弹塑性和节点局部柔性建立结构非线性分析模型,评估了海上施工栈桥在不同方向极端波浪荷载作用下的结构承载性能及倒塌失效模式。研究表明,随着极端波高逐渐增大,栈桥依次出现首次屈服、塑性铰和倒塌起始三种非线性行为点,结构将依次经历正常使用、可以使用、临近倒塌和倒塌破坏四个承载性能状态;波浪入射方向对于海上施工栈桥的承载性能和倒塌失效模式影响较大;海上施工栈桥的主要薄弱部位位于钢管桩桩底及其与支撑框架下横撑相交的节点处,应在设计中重点关注。

关键词：海上施工栈桥极端波浪特征波高倒塌失效模式评估指标波浪增量分析

线性剪切流作用下设置沉井施工期受力特性研究

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桥梁建设 2023年第1期53卷 33-39页

作者：康啊真张东明顾宇航金可祝兵西南交通大学桥梁工程系四川成都610031 成都大学建筑与土木工程学院四川成都610106

为研究水流作用对设置沉井施工期受力特性的影响,采用线性剪切流模拟非均匀流,建立水流-圆形设置沉井相互作用模型,分析不同施工阶段圆形设置沉井与水流的相互作用情况,并与均匀流作用进行对比。结果表明:线性剪切流作用下圆形设置沉井... 详细信息

为研究水流作用对设置沉井施工期受力特性的影响,采用线性剪切流模拟非均匀流,建立水流-圆形设置沉井相互作用模型,分析不同施工阶段圆形设置沉井与水流的相互作用情况,并与均匀流作用进行对比。结果表明:线性剪切流作用下圆形设置沉井水流力及水流力矩随流速的增加均呈平方关系。线性剪切流呈表面流速大、底层流速小的规律,对结构尾流区的涡漩有显著抑制作用,与均匀流作用相比,线性剪切流作用下结构受力偏小。随着沉井不断下沉,结构吃水深度增加,过水断面进一步压缩形成了绕流,引起局部压力及水流力成倍增加。

关键词：桥梁工程圆形设置沉井线性剪切流非均匀流水流力流速流场数值模拟