大跨度雙幅橋面橋梁氣動干擾效應(yīng)研究

近年來，隨著交通量的增加，橋梁設(shè)計得越來越寬。雙幅橋面橋梁以其寬敞的視覺效果、良好的行車條件而比較適合公路橋梁。雙幅橋面橋梁由于主梁距離較近，在氣流作用下，上游橋面與下游橋面之間存在一定的相互影響，如上下游橋面氣動干擾所引起的雙幅橋面橋梁主梁渦激共振、顫振穩(wěn)定性、抖振響應(yīng)及上下游橋面的風(fēng)荷載等問題，我們把這些影響稱為雙幅橋面的氣動干擾效應(yīng)，雙幅橋之間的氣動干擾是大跨度雙幅橋面橋梁抗風(fēng)設(shè)計最為關(guān)注的問題之一。通過設(shè)計合理的試驗方案，對典型橋梁斷面大量風(fēng)洞試驗和數(shù)值模擬，對雙幅橋面橋梁的三分力系數(shù)、渦激共振響應(yīng)、顫振穩(wěn)定性的氣動干擾效應(yīng)進行研究，主要研究目標(biāo)：一是為實際工程中大跨度雙幅橋面橋梁的設(shè)計提供簡潔、具有足夠精度的氣動干擾效應(yīng)表達(dá)式和研究結(jié)論，并為雙幅橋面氣動干擾效應(yīng)的規(guī)范制定提供參考；二是對雙幅橋面橋梁的三分力系數(shù)、渦激共振響應(yīng)和顫振穩(wěn)定性的氣動干擾效應(yīng)進行機理解釋。 2100433B

首先，通過節(jié)段模型風(fēng)洞試驗識別典型橋梁斷面的氣動導(dǎo)納等參數(shù)，并測量脈動風(fēng)和抖振力沿跨向的空間相關(guān)性。其次，基于橋梁斷面氣動導(dǎo)納和抖振力空間相關(guān)性等參數(shù)的風(fēng)洞試驗識別結(jié)果，發(fā)展能考慮實測抖振力空間相關(guān)性的大跨度橋梁耦合抖振響應(yīng)分析方法，開發(fā)出相應(yīng)的計算機程序。然后，應(yīng)用橋梁抖振響應(yīng)分析方法和全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗對大跨度橋梁的抖振機理進行研究，并驗證耦合抖振理論分析方法的可靠性和適用性。通過與傳統(tǒng)抖振 2100433B

大跨度公鐵兩用跨海大橋是鐵路跨海通道中最典型的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)置風(fēng)屏障是保障跨海大橋鐵路和公路車輛運營安全的重要手段之一。針對大跨度公鐵兩用跨海大橋風(fēng)屏障的氣動機理，綜合考慮風(fēng)屏障、公路車輛、鐵路車輛、大跨度橋梁四者間相互的氣動作用，采用風(fēng)洞試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，測試設(shè)風(fēng)屏障情況下鐵路橋面和公路橋面的局部風(fēng)場結(jié)構(gòu)，明確風(fēng)屏障對車輛和橋梁的氣動影響，探索風(fēng)屏障對橋梁可能的氣動穩(wěn)定作用，發(fā)展實用的風(fēng)屏障行車防風(fēng)效率評價指標(biāo)及評價標(biāo)準(zhǔn)。對比風(fēng)屏障的形式及參數(shù)，優(yōu)化風(fēng)屏障的綜合性能，揭示由列車風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)屏障瞬態(tài)風(fēng)荷載的變化規(guī)律，預(yù)測風(fēng)屏障的疲勞壽命。研究成果具有較廣泛的直接或間接應(yīng)用前景，對實際工程有指導(dǎo)或借鑒意義。

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，著重研究強臺風(fēng)和強季風(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