大跨度橋梁結構和行車抗風安全的氣動控制技術參與人員

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

2015年度國家技術發(fā)明獎二等獎。

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

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

1.1 橋梁風工程研究的興起………………………………………………………………… 1

1.2 特大型橋梁的建設熱潮………………………………………………………………… 3

1.3 特大型橋梁抗風設計數(shù)值化技術……………………………………………………… 6

1.4 特大型橋梁抗風控制技術……………………………………………………………… 9

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

第2章 橋梁設計風參數(shù)……………………………………………………………………… 11

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

2.2 平均風統(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 氣象站與橋位風速相關性分析方法……………………………………………… 19

2.3 脈動風分析理論與風譜擬合…………………………………………………………… 21

2.3.1 脈動風特性分析…………………………………………………………………… 21

2.3.2 近地脈動風特性分析及風譜擬合實例…………………………………………… 23

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

2.3.4 復雜地貌橋址風環(huán)境相關性技術應用實例……………………………………… 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……………………………………………………………… 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