连续刚构双幅桥风致振动气动干扰效应研究

双幅Π型叠合梁桥涡振特性的试验研究秦川;周强;武维宏;徐明阳;李明水;张春明【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2024(43)12【摘要】采用弹簧悬挂节段模型风洞试验,研究了不同间距比和来流风攻角下双幅Π型叠合梁桥的涡激振动性能。

通过对上、下游断面的涡激振动振幅、锁定区间、相位差等特性的详细分析,探究了双幅Π型叠合梁的涡激振动特性。

结果表明:在各个攻角(α=±5°,±3°,0°)和间距比(L/D=6~8)下,双幅Π型叠合梁下游断面的涡激振动振幅因气动干扰的作用而被显著放大,而上游受干扰较小,其振幅较之单幅Π型叠合梁略小或接近;上、下游断面的涡激振动风速锁定区间以及涡脱频率几乎不受气动干扰效应的影响,与单幅桥基本一致,然而上、下游断面间的涡激振动存在显著的振动相位差,且其值随着振幅和风速的增大呈近似线性减小趋势。

此外,与单幅Π型叠合梁涡激振动性能最不利发生在负攻角的特性不同,双幅Π型叠合梁的涡激振动振幅在正攻角下较大,导致其涡激振动最不利攻角发生在α=+5°。

该文研究结果可为类似双幅桥梁的抗风设计提供有益参考。

【总页数】9页(P80-87)【作者】秦川;周强;武维宏;徐明阳;李明水;张春明【作者单位】西南交通大学风工程试验研究中心;风工程四川省重点实验室;甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】U441.3【相关文献】1.大跨度双幅连续钢箱梁桥涡激振动特性风洞试验研究2.间距比对叠合梁双幅桥涡振性能的影响3.梁侧导流板对π型叠合梁断面涡振性能影响及抑振机理研究4.双幅钝体钢箱梁桥涡振性能气动优化风洞试验研究5.宽幅双箱叠合梁涡振性能及抑振措施试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

大跨度双幅非对称平行主梁涡激振动干扰效应研究宋玉冰;遆子龙;杨凌;李永乐;李泽腾【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2024(43)7【摘要】在双幅式桥梁的建设中,公路与铁路同层并排布置的大跨双幅非对称主梁属于较特殊的设计。

由于公路桥与铁路桥的动力特性不一致、主梁尾流特性差异较大以及非对称双梁间存在特殊且显著的气动干扰,使得非对称双幅主梁的涡激振动特性更为复杂。

为系统探究干扰效应对主梁涡振性能的影响,以一座大跨度公铁两用双幅桥为研究背景,开展了双幅主梁涡激振动风洞试验与流固耦合数值模拟,其中公路梁为Π型叠合梁,铁路梁为流线型箱梁。

研究结果表明:公路梁位于迎风侧时出现了较大幅值的竖弯和扭转振动,且风速区间与结构振动频率具有典型涡振“锁定”特征,而位于背风侧时,振动现象基本消失;铁路梁位于迎风侧时未见明显振动现象,而位于背风侧时,试验观察到了大幅振动,且振幅具有迅速上升又迅速下落的特点,无明显“锁定”区间。

数值流场表明,公路位于不同位置处(迎、背风侧)时,主梁附近涡结构的尺度与分布均有明显不同。

当位于迎风侧时,下桥面腔内大尺度漩涡的存在以及涡结构的周期性变化是位于迎风侧时产生涡振的主要原因;当位于背风侧时,受干扰效应影响,下桥面腔内漩涡尺度减小,升力振荡频率改变,涡振锁定现象消失。

铁路附近流场及压力分布表明:当位于迎风侧时,主梁附近流场稳定,自激升力近似为直流力;当位于背风侧时,受公路尾流的干扰,铁路表面存在较大面积的负压区,公路尾流的脉动导致了铁路气动升力的振荡,因而产生了大幅振动。

研究了双幅非对称平行主梁间气动干扰效应对涡振性能的影响,揭示了涡振及气动干扰机理,为类似桥梁的工程设计提供了参考依据。

【总页数】10页(P1-9)【作者】宋玉冰;遆子龙;杨凌;李永乐;李泽腾【作者单位】西南交通大学桥梁智能与绿色建造全国重点实验室【正文语种】中文【中图分类】U441.3【相关文献】1.大跨度桥梁主梁风雨致涡激振动试验研究2.大跨度桥梁主梁沿跨向涡激振动响应计算3.大跨度双幅连续钢箱梁桥涡激振动特性风洞试验研究4.大跨度平行双幅桥面颤振性能干扰效应5.大跨度桥梁主梁涡激振动影响因素研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

桥梁结构振动与风荷载效应分析与优化设计桥梁结构是连接两岸的重要交通设施，而桥梁结构的振动与风荷载效应是桥梁结构设计中需要考虑的重要因素。

本文将详细介绍桥梁结构振动与风荷载效应的分析与优化设计。

桥梁结构振动是指桥梁在受到外力作用下，发生的结构变形和能量传递现象。

桥梁结构振动分为自由振动和强迫振动两种情况。

自由振动是指桥梁在没有外力作用下，自身在固有频率下发生振动。

而强迫振动是指桥梁在受到外界作用力下，发生的振动。

桥梁结构振动会对桥梁的安全性产生影响。

如果桥梁结构振动过大，会导致桥梁产生疲劳损伤、裂缝等问题，严重时可能会导致桥梁垮塌。

因此，在桥梁结构设计中需要考虑振动对桥梁的影响，并进行相应的优化设计。

桥梁结构风荷载效应是指桥梁在受到风力作用下，发生的结构变形和能量传递现象。

风荷载效应是桥梁结构设计中需要考虑的重要因素之一。

在桥梁设计中，需要根据当地的气象条件和地理环境，对桥梁受风荷载的影响进行分析，并进行相应的优化设计。

针对桥梁结构振动与风荷载效应的分析与优化设计，可以采用有限元分析方法。

有限元分析方法是一种基于数值计算的工程分析方法，可以对桥梁结构进行模拟计算，得出其在受到外力作用下的响应情况。

在进行有限元分析时，需要对桥梁结构进行建模。

建模时需要考虑桥梁结构的几何形状、材料特性、支座条件等因素。

建模完成后，可以对桥梁结构进行静态分析和动态分析。

静态分析是指在不考虑振动和变形情况下，对桥梁结构的受力情况进行分析。

动态分析是指考虑桥梁结构振动和变形情况下，对其受力情况进行分析。

通过有限元分析可以得出桥梁结构在受到外力作用下的响应情况。

根据响应情况，可以对桥梁结构进行优化设计。

优化设计可以从材料选型、支座设计、几何形状等方面入手，使得桥梁结构在受到外力作用下具有更好的抗风性能和抗震性能。

总之，桥梁结构振动与风荷载效应是桥梁结构设计中需要考虑的重要因素。

通过有限元分析和优化设计，可以使得桥梁结构具有更好的抗风性能和抗震性能，保障其安全性和可靠性。

桥梁结构风致振动的探讨孙国明1,张　彬1,周　涛2(1.辽宁工程技术大学土木建筑系,辽宁　阜新　123000,2.枣庄市公路管理局,山东枣庄　277100)[提　要]　风对桥梁的作用是十分复杂的现象。

随着桥梁结构的大跨度发展,桥梁对风作用反应的敏感和复杂逐渐成为设计的控制因素。

文章就桥梁抗风设计的历史和风致振动的研究现状做了分析,同时探讨了特大跨度桥梁待研究的风致振动的控制问题。

[关键词]　特大跨度桥梁;风致振动;抗风设计[中图分类号]T U312+.1　[文献标识码]A　[文章编号]1007-9467(2001)03-0029-02一、引言风致振动,自1940年秋,美国华盛顿州建成才4个月的T acoma吊桥在不到20m/s的8级大风作用下发生破坏事故以后,引起了国际桥梁工程界和空气动力界的极大关切,并开展了大量的理论探索和风洞实验研究。

我国自70年代起斜拉桥蓬勃发展,跨度日益增大,与此同步,斜拉桥和吊桥的风致振动理论与实验研究也结合工程实际迅速发展,并取得了一些有价值的研究成果。

二、桥梁结构风致振动理论的发展大跨度桥梁呈现结构轻柔、低频和低阻尼的力学特征,导致桥梁对风的作用更加敏感和对风的反应更加复杂。

40多年来,在结构工程师和空气动力学家及诸多领域专家的共同努力下,基本上弄清了各种风致振动的机理。

风对桥梁的作用是十分复杂的现象,它受到风的自然特征、结构的动力性能以及风与结构的相互作用三方面的制约。

气流绕过一个振动着的物体时将对物体产生气动力,且是非均匀可变的。

桥梁的实际情况要复杂得多,因为近地风是稳流风,而且大多数桥梁都是非流线形的。

紊流风场对振动着的非流线形截面所产生的非定常空气力无法用解析形式表达出来,而只能通过风洞实验来确定。

1935年,Th.Theodors on从理论上研究了薄平板的空气作用力,用势能理论求得了非定常空气力的解析式。

1938年,Th.V on K arman也得出同样结果。

基于FLUENT的大跨度双幅桥面桥梁气动干扰性能研究的开题报告一、研究背景随着桥梁的跨度不断扩大和建设地点的环境条件的不同，桥梁遭受的气动干扰也越来越显著，给桥梁的使用和安全带来了巨大的挑战。

因此，研究桥梁的气动干扰性能，对于提高桥梁的安全性和稳定性具有重要意义。

本研究选取大跨度双幅桥作为研究对象，利用计算流体力学软件FLUENT进行数值模拟，探究气动干扰对桥面桥梁的影响。

二、研究意义和目的本研究旨在对大跨度双幅桥面桥梁在气流中的气动干扰进行数值模拟，探究不同风速、不同角度的气流对桥面桥梁的影响，研究气流的流场特性及其对桥面桥梁结构的压力分布、力学性能、应变及变形等参数的影响规律，为桥梁的设计、施工、维护和安全评估提供科学依据。

三、研究内容和方法本研究将采用数值模拟方法，借助计算流体力学软件FLUENT对大跨度双幅桥面桥梁在气流中的气动干扰进行分析。

具体研究内容如下：1. 研究FLUENT数值模拟技术，对其进行深入了解和掌握，完成数值计算中的前、中、后处理工作。

2. 选取大跨度双幅桥的部分结构进行数值模拟，研究不同风速、不同角度的气流对桥面桥梁的影响，得出流场特性及其对桥面桥梁结构的压力分布、力学性能、应变及变形等参数的影响规律。

3. 讨论桥梁结构在不同气流条件下的安全性和稳定性，并提出相应的控制措施和建议。

四、预期成果通过本研究，预期可以获得以下成果：1. 对FLUENT数值模拟技术有较深入的认识，掌握模拟计算中的前、中、后处理工作。

2. 研究不同风速、不同角度的气流对桥面桥梁的影响，得出其流场特性及其对桥面桥梁结构的压力分布、力学性能、应变及变形等参数的影响规律。

3. 提出不同气流条件下桥梁结构的安全性和稳定性控制措施和建议。

五、研究进度安排本研究拟按以下时间节点进行：1. 2022年3月-4月：阅读相关文献，全面了解桥梁气动干扰性能研究的现状。

2. 2022年5月-7月：深入学习FLUENT软件数值模拟技术，梳理数值模拟的理论基础与计算方法。

基于CFD的连续刚构桥主梁气动特性数值模拟研究随着我国经济建设的发展,高速公路已经成为山区路网建设的重要内容。

连续刚构桥作为公路穿越崇山峻岭的首选桥型,其刚度小,基频低,固有周期长,在工程实践中往往被设计成双幅桥面桥梁或在既有桥附近再建一座与其平行的复线桥,来增加结构的车辆通行能力。

但在气流作用下,双幅桥面之间往往存在一定的相互影响。

包括双幅桥面气动干扰所引起的主梁涡激共振、颤振稳定性、抖振响应以及双幅桥面风荷载与单幅主梁断面存在的差异,这些影响统称为双幅桥面的“气动干扰效应”,因此必须充分重视风荷载的作用。

本文采用CFD数值分析方法,针对高墩大跨连续刚构桥的主梁气动特性进行了系统研究。

主要工作如下:介绍了计算流体动力学数值模拟的控制方程。

阐述了湍流数值模拟和计算模型的分类。

探讨了离散差值格式和压力速度耦合方法的选择以及流场计算域离散方法的原理和思路。

基于计算流体动力学(CFD),以某高墩大跨连续刚构桥的典型断面为背景进行了数值模拟。

引入无量纲的静力三分力系数(阻力系数、升力系数、扭矩系数),来对比研究风攻角、梁高、桥梁横坡等参数对单幅桥主梁截面气动力特性的影响。

针对双幅桥面的气动干扰效应,引入气动干扰因子的概念,对比研究风攻角、双幅断面相对位置等参数对双幅桥梁气动干扰效应的影响,并结合可视化流场分析其干扰机理。

本文的研究成果可为双幅桥梁气动干扰效应的进一步研究,以及高墩大跨连续刚构桥实际工程的设计提供参考和指导。

连续刚构最大悬臂状态施工中的抗风分析摘要：由于山区自然风变化无常，桥梁建设周期较长，处于施工中的高墩大跨连续刚构最大悬臂状态刚度小，柔性大，通常为最不利的抗风状态。

以在建某高墩大跨连续刚构桥的最大悬臂施工状态为例，建立有限元模型围绕最大双薄壁状态高墩的抗风性能进行研究。

中图分类号： tu973+.32 文献标识码： a 文章编号：1 桥梁风害风是引起桥梁结构反应的的直接作用，由于它在自然界中变化无常，自身又携带着很大的能量，通常是桥梁结构最主要遭受的自然外力。

1940年，塔科马悬索桥在大风作用下出现主梁扭转振动而破坏，使得工程界和学界认识到风致振动的灾害性，于是把桥梁结构的抗风稳定性能纳入新的重要研究课题[1]。

目前，桥梁结构正朝着更大跨度、更纤柔的方向发展，桥梁工程师必须面对抗风稳定性能，充分认识风致振动问题。

风对结构的相互作用是一个十分复杂的现象，它受风的自然特性、结构的外形、结构的动力特性以及风与结构的相互作用等多方面因素制约。

这里把风与结构的相互作用也可分成[2-3]：①空气力受结构振动的影响很小，可忽略不计；②空气受结构振动的反馈制约，引起一种自激振动机制。

连续刚构通常建设在跨越沟壑的地方，沟壑本身对来流风有加速效应，会增大风对结构的作用。

而地形下垫面的实际情况对梯度风也有显著的影响，改变来流风的大小以及风向，都会对结构内力带来不同程度的作用。

连续刚构的最大双悬臂状态柔性大，此时稳定性差。

因此，工程师除考虑常规荷载作用下的稳定性以外还需根据当地风的自然情况分析对桥梁结构的作用，保证桥梁结构的施工安全性以及合拢施工时的精度。

虽然预应力混凝土连续刚构桥在成桥运营状态具有良好的抗风性能，但最大双悬臂施工状态时，抗风性能较薄弱，因此设计施工非常有必要进行风荷载对结构作用的研究，确保施工的安全和施工的精度。

在跨越沟壑时，并行双幅刚构桥受风荷载的作用不容忽视，尤其是最大悬臂施工状态时，结构处于t构状态刚度不足，对风荷载作用非常敏感，风荷载很大程度上起到控制荷载作用。

双幅并行连续刚构桥箱梁断面三分力系数气动干扰效应数值模拟苟国涛;叶征伟;项贻强;崔和利【摘要】以咸阳至旬邑高速公路三水河连续刚构桥箱梁桥为依托,采用CFD软件FLUENT计算了主梁跨中及支点断面在不同风攻角、双幅桥间距及有无护栏情况下的风阻力系数,并与相同条件下的单幅桥进行对比,研究了双幅桥风阻力气动干扰效应.结果表明:气动干扰效应对双幅桥风荷载均有影响,总体上随双幅桥间距减小而增大,随结构尺寸增大而增大,而随风攻角的变化规律不明显；上游桥阻力系数干扰因子为0.994 ～1.147,略大于1或在1附近变化,表明气动干扰效应对上游桥的阻力系数影响较小；下游桥阻力系数干扰因子为-0.356 ～0.973,变化范围很大,表明气动干扰效应对下游桥的阻力系数影响很大,双幅桥间距较小时来流风对下游桥的作用甚至表现为吸力.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2013(038)002【总页数】6页(P196-201)【关键词】桥梁;风荷载;三分力系数;阻力系数;气动干扰;CFD;数值模拟【作者】苟国涛;叶征伟;项贻强;崔和利【作者单位】咸旬高速公路管理处,陕西咸阳 712000;陕西交通技术咨询有限公司,陕西西安 710068;浙江大学建筑工程学院,浙江杭州 310058;咸旬高速公路管理处,陕西咸阳 712000【正文语种】中文【中图分类】U448.21+30 前言三分力系数是反映风对桥梁结构拟静力作用的一个基本参数，也是研究桥梁结构气动动力问题的基础。

由于自然风特性和桥梁断面形状的复杂性，目前还不能用数学解析方法精确求解桥梁断面的三分力系数，对抗风敏感的桥梁，工程中通常采用风洞试验方法进行测试。

现行桥梁抗风规范［1］建议了“工”形、“Π”和箱形截面主梁的阻力系数计算公式，但未给出升力系数和扭矩系数的计算方法，且均只针对附近无其它干扰的独立构件而言，对高速公路常见的距离很近的双幅桥这种情况，未给出任何规定或建议。

大跨度双幅连续钢箱梁桥涡激振动特性风洞试验研究
秦浩;廖海黎;李明水
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2014(000)014
【摘要】基于崇启大跨度连续梁桥，设计制作大尺度全桥气弹性模型，通过风洞
试验对其在均匀流下响应进行研究，确定大跨度双幅钢箱梁连续梁桥涡激振动特性，分析双幅主梁产生两主涡振区机理，模拟外加结构阻尼对涡激振动减振效果。

结果可为大跨度双幅钢箱梁连续梁桥抗风设计提供参考。

【总页数】5页(P206-210)
【作者】秦浩;廖海黎;李明水
【作者单位】西南交通大学风工程试验中心成都 610031;西南交通大学风工程试验中心成都 610031;西南交通大学风工程试验中心成都 610031
【正文语种】中文
【中图分类】U441.3
【相关文献】
1.变截面连续钢箱梁桥典型施工阶段涡激振动 [J], 秦浩;廖海黎;李明水
2.大跨度变截面连续钢箱梁桥涡激振动线性分析法 [J], 秦浩;廖海黎;李明水
3.大跨度钢箱梁桥双幅同步转体施工技术 [J], 李汉愿
4.双幅并列T型刚构公路桥涡振性能的风洞试验研究 [J], 王砺文;王泽文;何向东
5.大跨度曲面木屋盖风荷载特性的风洞试验研究 [J], 余地华;叶建;王利文;周常林;
黄心颖
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钢结构桥梁的抗风与振动控制钢结构桥梁作为现代交通运输系统中重要的组成部分，承担着车辆载荷和自然环境力的作用。

在恶劣的气候条件下，如强风和地震等自然灾害，桥梁结构的抗风与振动控制显得尤为重要。

本文将探讨钢结构桥梁的抗风与振动控制方法，并介绍一些常用的控制技术。

一、风载荷的影响钢结构桥梁在风的作用下会受到风载荷的影响，主要表现为桥梁的振动和侧风力的作用。

这些风载荷对桥梁结构的稳定性和安全性造成威胁，因此控制风载荷对于桥梁的设计和施工至关重要。

1.1 风振现象风振现象是指桥梁在风的作用下发生的振动现象。

当气流穿过桥梁结构时，会引起气动力系数的变化，从而导致桥梁结构的振动。

这种振动不仅会对桥梁的使用寿命造成影响，还会给行车安全带来威胁。

1.2 侧风力的作用在强风条件下，侧风力会对桥梁结构产生侧向作用，使桥梁产生偏转。

如果不加以控制，侧风力可能会导致桥梁的倒塌。

因此，抗风措施在桥梁设计和施工中是必不可少的。

二、抗风与振动控制方法为了保证桥梁结构的安全稳定，钢结构桥梁需要进行抗风与振动控制。

下面介绍几种常用的控制方法。

2.1 桥梁结构设计在桥梁的设计阶段，可以采用一些控制手段来增加其抗风与振动能力。

例如，增加桥面宽度、改变桥面截面形状等措施可以减小桥梁受到风的作用而产生的振动。

此外，还可以通过增加钢材的强度和刚度，提高整体结构的稳定性。

2.2 风洞试验风洞试验是一种常见的用来模拟风对桥梁结构的作用的方法。

通过在风洞中模拟不同风速和风向条件下的风力作用，可以得到桥梁结构在各种条件下的响应情况。

通过风洞试验的结果，可以对桥梁进行针对性的优化设计。

2.3 阻尼控制阻尼控制是一种减小振动幅值的常用方法。

通过在桥梁结构中增加适当的阻尼装置，可以吸收由风振引起的能量，从而降低结构的振动幅值。

常用的阻尼装置包括液压阻尼器、摩擦阻尼器等。

2.4 主动控制主动控制是指通过控制力的施加来减小桥梁的振动。

在桥梁结构中加入传感器、执行器等设备，通过反馈控制来实现对结构的控制。

强风下高铁连续梁桥最大双悬臂状态抖振时域分析预应力混凝土连续梁桥具有行车平稳、跨越能力大等优点,广泛应用于公路、铁路建设中,成为高铁建设中跨河、跨既有线等障碍的主要桥型.随着交通强国等国家重大战略的推进,大批高铁连续梁桥将建设于华东、华南等强风多发区.为减小桥梁建设对桥下通行、农业生产等的影响,高铁连续梁桥常采用悬臂法施工[2].在此期间,桥梁长期处于墩梁临时固结的长悬臂状态,结构刚度较小,风敏感性加剧,最大双悬臂状态下结构的抗风性能大幅降低[3].因此,需要对双悬臂状态连续梁桥开展抗风安全性能分析,以保证施工期人员、器械和桥梁结构的安全,从而有效控制施工风险.桥梁结构在风荷载作用下会产生多种风致振动,其中颤振、驰振和涡激共振可以通过在桥梁构件的气动外形优化设计予以避免,但脉动风引起的抖振却无法避免.长期持续的抖振会影响桥梁施工精度,严重时可能引起结构体系破坏.在桥梁抖振分析方面,Davenport首先将概率统计方法推广应用于桥梁抖振响应分析,搭建了经典桥梁风致抖振分析框架.Scanlan引入自激力完善了桥梁风致抖振分析理论,形成了经典桥梁风致抖振频域分析框架.在此基础上,国内外学者针对斜拉桥、悬索桥等大跨度桥梁抖振分析开展了大量工作,逐步实现了大跨度桥梁非平稳、非线性抖振时频域分析.在混凝土桥梁施工期抖振分析方面,韩艳等进行了连续刚构桥平衡悬臂施工阶段的抖振时域分析研究.然而,连续梁桥施工期处于墩梁临时固结状态,其结构刚度与连续刚构桥相比较小,受风荷载的影响尚不明确,且台风等极端风环境下桥梁的抖振问题愈加突出,故需对处于强风多发区的大跨度高铁连续梁悬臂施工阶段的抖振响应进行有效分析及预测.本文以盐通高铁某大跨连续梁桥为工程背景,该桥位于华东沿海强风、台风多发区,且主跨长达132 m,最大双悬臂阶段施工安全面临重大挑战.本文依照设计参数建立了该桥施工期最大双悬臂状态有限元模型,并采用谐波合成法模拟出施工期该桥的三维脉动风场.利用时域抖振分析理论,开展了最大双悬臂状态结构抖振响应时域分析,研究了不同设计风速和风攻角对抖振响应的影响.1 桥梁分析模型1.1 有限元建模本文工程背景为典型有砟单线轨道预应力混凝土单线连续梁桥.全桥布置见图1.图1 大跨度连续梁桥全桥布置图(单位:m)该大跨度高铁连续梁桥计算跨度为269.6 m,沿跨向布置为四墩三跨(68.8+132+68.8) m.该桥采用悬臂灌注法施工,中支点0#梁段在墩顶浇筑,其余各梁段采用挂篮悬臂浇筑,施工期墩顶临时固结,处于最大双悬臂状态时,两侧悬臂长度均为65 m.最大双悬臂状态的三维有限元模型见图2.图2 桥梁有限元模型1.2 动力特性分析基于有限元模型,开展了大跨度连续梁桥施工期最大悬臂状态动力特性分析,并获取了该桥前200阶模态振型和频率.表1列出了前10阶模态频率及其振型特征.由表可知,施工期最大双悬臂状态下的结构基频为0.386 4 Hz,仅为成桥状态基频1.024 5 Hz的37.7%,说明最大双悬臂状态下桥梁刚度较小,抗风安全性较差.最大双悬臂状态下,结构第1、2阶振型出现了全桥整体摆动,第5、6阶振型出现了桥墩的弯曲模态,表明最大双悬臂状态下结构刚度较低,且整体性较差.此外,悬臂施工阶段墩梁处于临时固结状态,结构稳定性将进一步下降.因此,亟需研究大跨度连续梁桥施工期最大双悬臂状态抖振安全性能.表1 大跨度连续梁桥前10阶振动模态2 三维脉动风场模拟参考《公路桥梁抗风设计规范》[12]中附表A.3,可确定桥址区50年一遇、100年一遇、150年一遇和220年一遇距地面10 m高处的10 min平均最大风速分别为29.5、31.7、35.1和40.2 m/s,并以此作为本文采用的设计风速.根据桥址区地形地貌资料确定地表粗糙度为B类.选取适合的风谱模型是保证风场模拟真实性和准确性的首要前提.水平顺风向及竖直方向上脉动风速的功率谱密度函数S u(n)、S w(n)分别为[12](1)(2)(3)式中,n为风的脉动频率;u*为气流摩阻速度;U(z)为高度z处的平均风速.由于桥面位于同一水平高度,可假定沿顺桥向分布的各点风场均相同.基于Deodatis谐波合成法和互谱密度矩阵的显式分解[13],将规范谱作为目标谱,模拟了主梁23个模拟点的顺风向和竖向脉动风速时程.桥墩的脉动风场模拟方法与主梁类似,以式(1)为目标谱,生成了桥墩9个模拟点的顺风向和横风向脉动风速样本.主梁12#模拟点处的顺风向脉动风模拟谱、互相关函数与目标值对比见图3.由图可知,模拟风场功率谱和互相关函数均与理论值基本一致,表明所模拟风场具有较高的保真度.(a) 功率谱(b) 互相关函数图3 模拟风场功率谱与互相关函数校核3 最大双悬臂状态抖振时域分析作用于桥梁结构上的风荷载通常可分解为平均风引起的静风力、脉动风引起的抖振力和流固耦合引起的自激力3个部分[4].由于高铁桥主梁断面较小且整体刚度较大,主梁振动时对周围风场的影响较小,故气动自激力对抖振响应的贡献较小.本文基于Davenport抖振分析理论仅考虑静风力和抖振力来开展抖振时域分析.基于准定常理论,Davenport抖振理论框架中将脉动风作用下桥梁结构的升力表示为(4)脉动风作用下桥梁结构的阻力为(5)脉动风作用下桥梁结构的扭矩为(6)式中,ρ为空气密度;B为主梁宽度;α0为平均风攻角;C D、C L、C M分别为阻力系数、升力系数和升力矩系数;分别为阻力系数、升力系数和升力矩系数对攻角α0的导数;u(t)、w(t)分别为水平向和竖向脉动分量.由于缺乏风洞试验,气动导纳偏保守地取为1.气动系数由文献[14]中数值模拟获得,主梁跨中断面三分力系数见表2.表2 主梁跨中断面三分力系数3.1 不同设计风速下的抖振响应分析基于谐波合成法生成了4个设计风速下高铁连续梁桥最大悬臂状态主梁和桥墩的模拟风场,并建立了风荷载模型,进行抖振响应分析.风攻角为0°,设计风速为35.1和40.2 m/s时主梁悬臂端侧向、竖向和扭转抖振位移响应时程见图4.由图可知,主梁抖振主要呈现为围绕静力平衡位置的往复随机振动.(a) 竖向位移响应(b) 侧向位移响应(c) 扭转位移响应图4 不同设计风速下主梁悬臂端抖振位移响应将主梁各点处的抖振响应位移中剔除t=0时刻由静风和自重产生的静力响应部分,得到主梁各点的抖振位移响应均方根(RMS)值沿跨度方向的分布情况,结果见图5.由图可知,主梁侧向位移、竖向位移和扭转角RMS值以跨中为对称轴呈对称分布.由于主梁在最大悬臂阶段与桥墩临时固结,故3个方向的抖振位移RMS值均表现出由跨中向两侧非线性递增的规律.(a) 竖向位移(b) 侧向位移(c) 扭转位移图5 不同设计风速下主梁位移响应RMS值沿跨度方向分布表3给出了不同风速下主梁悬臂端位移响应峰值和RMS值.由表可知,设计风速为29.5 m/s时,主梁悬臂端最大竖向位移、侧向位移和扭转位移分别为L/1 110、L/756和L/3 196,其中L=132 m为桥梁主跨长度.对于设计时速为350 km/h的单线高速铁路连续梁桥,竖向位移已超过《高速铁路设计规范》(TB 10621—2014)[15]中L/2 500的限定.当设计风速由29.5 m/s增至40.2 m/s时,主梁抖振响应侧向、竖向和扭转位移响应峰值增幅分别为60.5%、55.1%和77.0%,位移响应RMS峰值增幅分别为48.7%、46.9%和54.9%.表3 不同设计风速下主梁悬臂端位移响应峰值和RMS值3.2 不同风攻角下的抖振响应分析由3.1节可知,当设计风速为35.1 m/s时,主梁会产生较明显的抖振响应,此时对应的重现期为150 a,满足高铁桥梁建造和运营使用年限.因此,下文中研究不同风攻角对高铁桥最大悬臂状态抖振响应的影响时,取设计风速为35.1 m/s,得到主梁悬臂端侧向、竖向和扭转抖振响应时程(见图6).剔除静力响应后,3个风攻角下主梁位移响应RMS值沿顺桥向分布见图7.(a) 竖向位移响应(b) 侧向位移响应(c) 扭转位移响应图6 不同风攻角下主梁悬臂端位移响应(a) 竖向位移(b) 侧向位移(c) 扭转位移图7 不同风攻角下悬臂端位移响应RMS值沿跨度方向分布由图6可知,与0°攻角相比,悬臂端竖向位移响应峰值在+3°攻角脉动风作用下明显增大,在-3°攻角作用下有所下降,表明负攻角对竖向抖振位移具有一定的抑制作用.+3°和-3°攻角下侧向位移峰值相差不大.在+3°攻角脉动风作用下,扭转位移响应峰值明显大于-3°和0°攻角的情形.由图7可知,风攻角对悬臂端位移RMS值的影响与对位移峰值的影响规律基本一致.4 结论1) 施工期最大双悬臂状态结构基频仅为成桥状态的37.7%,结构刚度较小,抗风安全性较弱,建议在强风多发区高铁连续梁桥悬臂施工期应对结构进行抖振安全评估.2) 50年一遇设计风速下,主梁悬臂端竖向抖振位移响应峰值达主跨长度的1/1 110,已超规范限值1/2 500,且抖振位移响应峰值随风速增加迅速增大.在强风下高铁连续梁桥施工阶段,应对最大悬臂状态抖振响应采取控制措施.3) 与零度攻角和负攻角相比,正攻角强风作用下悬臂端抖振响应均明显增大.负攻角对主梁竖向位移有一定的抑制作用,对主梁侧向位移影响不大,悬臂施工期抖振分析应着重考虑正攻角这一不利工况.。

桥梁风工程研究新进展
要：介绍近年来结合桥梁抗风实际需要的研究成果。

(1) 桥梁节段模型强迫振动风洞实验方法与相应的颤振导数时域识别法与频域识别法，用同一批实验数据作了两种方法的对比研究。

(2) 以佛山平胜大桥为工程背景，研究了上下行车道主梁相互独立并行带来的双幅桥面的气动干扰及串列双主缆的气动干扰问题。

(3) 拉索风雨振现场观测与振动控制研究。

(4) 针对城市桥梁磁流变减振系统的低压供电线路最易受到人为的破坏的问题，设计开发了一种永磁调节装配式磁流变阻尼器(PMAA-MR)。

关键词：大跨度桥梁；风致振动；颤振导数；气动干扰；拉索风雨振；磁流变阻尼器；振动控制
1 桥梁颤振导数识别的时域法与频域法对比研究
1.1研究背景
1940 年7 月，位于美国西海岸附近的华盛顿州旧塔科马桥建成不到4 个月，在8 级大风(风速只有18m/s)作用下坠毁，这一事故使人们认识到风的巨大动力作用，从而开始了桥梁风工程这一学科的研究，至今只有66 年，仍是一门相当年轻的学科。

桥梁风工程研究在桥址处各种可能的风场条件下，桥梁结构的静力效应与动力响应，为新建桥梁的设计、施工提供解决方案。

大跨柔性桥梁如悬索桥和斜拉桥，刚性桥梁中的柔性构件，如拱桥的
吊杆等，都必须进行桥梁抗风研究。

桥梁结构风致效应属于流体与固体相互作用的范畴。

从理论上讲，应该在一个大系统中做流体与弹性体藕。

连续刚构桥梁气动干扰效应数值模拟易征【摘要】基于计算流体动力学,以某连续刚构桥梁跨中断面为背景进行数值模拟,结合可视化流场分析干扰机理,对比研究了既有桥梁与邻近新建桥梁间静力三分力系数的气动干扰效应.研究结果表明:用计算流体动力学方法能形象地表现流场内物理量的分布情况;上游断面对处在其尾流中的下游断面影响尤为显著;当上、下游断面高程相同时,上游断面受力与单幅桥相似,下游断面气动干扰因子随着风攻角绝对值的增加逐渐趋近于1;当上、下游断面高程不同时,上游断面的三分力系数随着工况的变化呈规律性变化,下游断面受到强烈的尾流干扰和遮挡效应;桥梁气动干扰效应不容忽视.【期刊名称】《交通科学与工程》【年(卷),期】2018(034)003【总页数】7页(P20-26)【关键词】计算流体动力学;连续刚构桥梁;静力三分力系数;气动干扰效应【作者】易征【作者单位】湖南省高速百通建设投资有限公司 ,湖南长沙 410003【正文语种】中文【中图分类】U448.23随着中国经济的发展，高速公路已经成为山区路网建设的重要内容。

当公路穿越崇山峻岭时，连续刚构桥梁常常成为首选桥型。

它具有刚度小、基频低和固有周期长的优点。

为了增加连续刚构桥梁的车辆通行能力，往往将其设计为双幅桥面桥梁或在既有桥梁的附近再建一座与其相平行的新建桥梁。

而上、下游桥面之间的气动干扰效应可能会引发桥梁主梁的颤振、抖振、弛振及涡激振动等问题，必须充分重视风荷载的作用。

在现阶段，风洞试验仍是风荷载研究的真实可靠的试验方法，但该方法受到模型尺寸、风场扰动及安全问题等诸多限制，还存在费用高、时间长及布置设备不便等问题。

近年来，计算流体动力学(computational fluid dynamics，简称为CFD)发展迅速，采用CFD的数值模拟方法不受物理模型和实验模型的限制，灵活性大，可重复计算，并拥有强大的后处理功能，其流动的可视化可以直观地观察到不同工况下流场的特性。