超大跨度橋梁風(fēng)致災(zāi)變關(guān)鍵效應(yīng)與過程控制基本信息

本項目主要針對主跨跨度800 米以上的斜拉橋和1500米以上的懸索橋等超大跨度橋梁，著重研究強(qiáng)臺風(fēng)和強(qiáng)季風(fēng)及其動力作用下的風(fēng)致災(zāi)變關(guān)鍵效應(yīng)與過程控制，全面采用理論分析、模型試驗、現(xiàn)場實測和數(shù)值模擬等研究手段，深入揭示風(fēng)荷載多維和多點非平穩(wěn)空間動力作用效應(yīng)、風(fēng)荷載非線性效應(yīng)、風(fēng)－雨－結(jié)構(gòu)動力耦合效應(yīng)以及結(jié)構(gòu)與空氣介質(zhì)之間的能量轉(zhuǎn)換機(jī)理，努力實現(xiàn)基于空間作用效應(yīng)、非線性效應(yīng)和動力耦合效應(yīng)的超大跨度 2100433B

本項目圍繞重大研究計劃的關(guān)鍵科學(xué)問題，開展大跨度橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致動力災(zāi)變效應(yīng)原型觀測與驗證的研究。首先，研究大跨度橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致動力災(zāi)變效應(yīng)原型觀測系統(tǒng)；其次，分析原型觀測數(shù)據(jù)研究橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)場特性和模型參數(shù)及風(fēng)-雨耦合等效-相流模型；研究大跨度橋梁結(jié)構(gòu)抖振和風(fēng)雨振等風(fēng)致動力災(zāi)變效應(yīng)的原型驗證方法，分析其一致性和差異性；突破風(fēng)洞試驗技術(shù)限制，研究基于整體模態(tài)和局部應(yīng)變原型監(jiān)測信息的大跨度梁結(jié)構(gòu)氣動力和氣動參數(shù)識別方法，揭示氣動力和氣動參數(shù)的空間相關(guān)性、雷諾數(shù)效應(yīng)和湍流尺度效應(yīng)；發(fā)展橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)雨激振分析方法，揭示雨的作用機(jī)理；研究以原型觀測的結(jié)構(gòu)振動為邊界條件的繞流場CFD數(shù)值計算子結(jié)構(gòu)方法，揭示橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變及其控制的微觀機(jī)理，為通過原型觀測研究結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變機(jī)理提供有效的方法。本項目研究，將形成大跨度橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致動力災(zāi)變效應(yīng)原型觀測的理論、方法、技術(shù)、系統(tǒng)和原始觀測數(shù)據(jù)，具有重要的科學(xué)意義。

大跨空間結(jié)構(gòu)承受的風(fēng)荷載時空特性復(fù)雜，其響應(yīng)具有多振型參與、多模態(tài)耦合和多場耦合的特點，一直是國際風(fēng)工程界關(guān)注的熱點問題。以往研究多以滿足結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計為目標(biāo)，較少關(guān)注結(jié)構(gòu)的風(fēng)致動力災(zāi)變過程，而對其動力災(zāi)變行為的研究是實現(xiàn)基于性態(tài)的結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計的基礎(chǔ)。為此，本研究將采用現(xiàn)場實測、風(fēng)洞試驗、CFD數(shù)值模擬和理論分析等方法對大跨空間結(jié)構(gòu)的風(fēng)致響應(yīng)開展全方位研究，力求在以下幾方面實現(xiàn)突破：1）構(gòu)建城市近地風(fēng)統(tǒng)計模型和以特征湍流為本質(zhì)特征的結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載統(tǒng)計模型；2）依據(jù)結(jié)構(gòu)的風(fēng)致災(zāi)變特點，分別對剛性結(jié)構(gòu)的疲勞累積損傷效應(yīng)，柔性結(jié)構(gòu)的流固耦合效應(yīng)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的連續(xù)破壞效應(yīng)等問題進(jìn)行系統(tǒng)研究；3）以前面兩部分工作為基礎(chǔ)，研究大跨空間結(jié)構(gòu)的動力災(zāi)變?nèi)^程行為，揭示結(jié)構(gòu)的風(fēng)致動力破壞機(jī)理；并將成果集成于數(shù)值平臺。本項目研究是對現(xiàn)有研究成果的一次高度集成，也是對已有抗風(fēng)理論的一次超越。