大跨度橋梁結(jié)構(gòu)和行車抗風(fēng)安全的氣動控制技術(shù)

2015年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

主要完成人：葛耀君(同濟大學(xué))，宋 暉(中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司)，項海帆(同濟大學(xué))，王昌將(浙江省舟山連島工程建設(shè)指揮部)，曹豐產(chǎn)(同濟大學(xué))，楊詠昕(同濟大學(xué))

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理，為通過原型觀測研究結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變機理提供有效的方法。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。

第1章 緒論……………………………………………………………………………………… 1

1.1 橋梁風(fēng)工程研究的興起………………………………………………………………… 1

1.2 特大型橋梁的建設(shè)熱潮………………………………………………………………… 3

1.3 特大型橋梁抗風(fēng)設(shè)計數(shù)值化技術(shù)……………………………………………………… 6

1.4 特大型橋梁抗風(fēng)控制技術(shù)……………………………………………………………… 9

本章參考文獻………………………………………………………………………………… 10

第2章 橋梁設(shè)計風(fēng)參數(shù)……………………………………………………………………… 11

2.1 概述……………………………………………………………………………………… 11

2.2 平均風(fēng)統(tǒng)計分析與概率描述…………………………………………………………… 12

2.2.1 極值分布參數(shù)估計………………………………………………………………… 12

2.2.2 逐步迭代估計法…………………………………………………………………… 14

2.2.3 極值分布擬合優(yōu)化………………………………………………………………… 16

2.2.4 氣象站與橋位風(fēng)速相關(guān)性分析方法……………………………………………… 19

2.3 脈動風(fēng)分析理論與風(fēng)譜擬合…………………………………………………………… 21

2.3.1 脈動風(fēng)特性分析…………………………………………………………………… 21

2.3.2 近地脈動風(fēng)特性分析及風(fēng)譜擬合實例…………………………………………… 23

2.3.3 重慶雙碑大橋風(fēng)參數(shù)統(tǒng)計分析…………………………………………………… 28

2.3.4 復(fù)雜地貌橋址風(fēng)環(huán)境相關(guān)性技術(shù)應(yīng)用實例……………………………………… 31

本章參考文獻………………………………………………………………………………… 38

第3章 典型斷面橋梁氣動參數(shù)數(shù)據(jù)庫及抗風(fēng)性能快速評價……………………………… 40

3.1 概述……………………………………………………………………………………… 40

3.2 橋梁氣動參數(shù)數(shù)據(jù)庫架構(gòu)……………………………………………………………… 40

3.2.1 主梁氣動參數(shù)數(shù)據(jù)庫……………………………………………………………… 40

3.2.2 橋塔(墩)氣動參數(shù)數(shù)據(jù)庫………………………………………………………… 432100433B