连续刚构双幅桥风致振动气动干扰效应研究
基于CFD的双幅桥梁气动干扰效应数值仿真

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分 力 系数 气 动干扰 效 应 , 发 现 气 动 干扰 效 应 不 容 忽 视. 对 于三分 力系 数的计 算 , 目前 主 要采 用 风洞 试 验
和C F D数 值模 拟研究 两种 方法 , 风 洞试 验具有 成 本 高、 周期 长 的局限 性 , 随 着计 算 机 技 术 的发展 , 计 算
2华 中科 技 大 学控 制 结构 湖 北 省 重 点 实验 室 ,湖 北 武 汉 4 3 0 0 7 4 ; 3 中交 第二 公路 勘 察 设 计研 究 院 有 限公 司 , 湖北 武汉 4 3 0 立 的 单 幅 桥 主 梁 相 比 , 双 幅桥 梁 的 主梁 气 动 特 性 发 生 改 变 , 这 在 桥 梁 抗 风 设 计 中不 容 忽 视 . 针 对 此 问
下:
结 果表 明桥 面之 间的气 动干 扰对桥 梁 的气 动稳定 性 有 明显 的影 响. 郭 春平 、 白桦 口 ] 等 通过 计 算 流体 动 力
学( C F D) 的方 法 , 研 究 了三 水 河 特 大 连续 刚构 桥 三
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干扰 效应 的影 响.
[ 收稿 日期 ]2 0 1 2 -0 9 -0 3 [ 基金 项 目 ]贵 州 省 交 通 厅 科 技 项 目资 助 ,中 央 高 校基 本科 研 业 务 专 项 资 金 ( 2 O l l Q N1 8 1 ) [ 作者 简 介 ]李  ̄ g ( 1 9 5 6 -) , 女, 上海人 , 华 中科 技 大 学 教 授 , 研 究 方 向为 地 震 与 风 荷 载 作 用 下 的 结 构 振 动 控 制
双幅Π型叠合梁桥涡振特性的试验研究

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

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

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

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。
双幅桥面桥梁三分力系数气动干扰效应试验研究

( . n n iern sac n e ,Hu a i 1 WidE gn eigRee rhCe tr n n Unv-C a g h ,Hu a 4 0 8 ,C ia hn sa nn 1 0 2 hn ; 2. iaHih yP an n n sg n t ue( DI o s l ns NC。 e ig 1 0 0 Chn g wa ln iga dDein Isi t HP )C n ut t -I t a B in 0 0 0,Chn ; j ia 3 S a d n rvn il o . h n o gP o ic mmu iain a nn n sg n t ue ia aC nct sPln iga dDein Isi t,Jn n,S a d n 2 0 0 o t h n o g 5 0 0,Chn ) ia Absr c :Th e o y a c i t re e c fe t n a r sa i oefce s o wi e k brd e t a g ta t e a r d n mi n e f r n e e fc s o e o t tc c fiint f t n d c i g s wih lr e s a r n e tg t d i e al y me n fwi d t n e e t p n we ei v s i a e n d t i b a so n u n lts .Th it n e e we n t wi e k nd wi s e ds a c s b t e he t n d c s a nd a t c n lswe e c a g d d rn h n u ne e tt t d h fe t n a r d n mi n e f r n e fa r — ta k a g e r h n e u g t ewi d t n lt o s u y t ee f cso e o y a ci t re e c so e o i s s a i o fiin so wi e k 、Th e e r h r u t a e s o h tt r g c e fce s o h e wa d d c t tc c efce t ft n d c s e r a c e ls h v h wn t a he d a o fiint ft e le r e k s s a e mu h s l rt a ha fsn e d c r c mal h n t to igl e k.Th a o fiint f wi d r e k d c e s lg l o a e e e dr g c e fce s o n wa d d c e r a e si hty c mp rd wih t to i g e d c t ha fsn l e k.Thelf nd t r u o fiin so nd r nd le r e k a e as fe td si hty ita o q e c efce t fwi wa d a e wa d d c r lo af c e l g l b h e o y mi ntre e c ft n d c .An h e o y mi n e f r n e e fc so ita d t r u o f y t e a r d na c i e f r n e o wi e ks d t e a r d na ci t re e c fe t n l n o q e c e — f fce s o wi e k a ene lc e iint ft n d c sc n b g e t d. Ke r :wi e k ;a r d na c i e fr nc fe t ;a r s a i o fiint ;wi d t n e e t y wo ds t n d c s e o y mi nt re e e e fc s e o ttc c e fce s n u n lt s
基于CFD的连续刚构桥主梁气动特性数值模拟研究

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。
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连续刚构双幅桥风致振动气动干扰效应研究
连续刚构双幅桥风致振动气动干扰效应研究
近年来,随着经济的快速发展,大型桥梁的修建成为城市建设的重要组成部分。
然而,桥梁的风致振动问题一直是工程师们面临的一个挑战。
特别是连续刚构双幅桥的风致振动问题更加突出。
为了深入研究这一问题,本文将对连续刚构双幅桥风致振动的气动干扰效应进行探讨。
首先,我们需要了解连续刚构双幅桥的结构特点。
连续刚构双幅桥具有相邻两幅连续刚构桥的特点,它们通过桥墩和桥梁连接在一起。
这种结构形式能够增加桥梁的稳定性和承载能力,但也会引发很多新的问题。
其中一个重要的问题就是风致振动。
风致振动是由气流与桥梁结构之间的相互作用引起的。
当气流流过桥梁时,会对桥梁表面施加压力,产生涡流和尾迹。
这些干扰因素会导致桥梁发生振动,并且可能会造成桥梁的破坏。
对连续刚构双幅桥而言,由于其结构特点,气流在两幅桥梁之间形成的压力差异更加明显,进一步加剧了风致振动问题。
为了研究连续刚构双幅桥的风致振动气动干扰效应,我们首先需要建立相应的数值模型。
数值模型可以模拟气流在桥梁表面的流动情况,计算出桥梁所受到的压力分布。
在建立数值模型的过程中,我们需要考虑多种因素,如气流速度、风向、桥梁形状等。
通过数值模拟,我们可以获得桥梁的振动响应和压力分布数据。
其次,我们可以利用试验方法验证数值模型的准确性,并进一步研究连续刚构双幅桥的风致振动情况。
试验可以通过在实际桥梁上设置传感器来获取振动数据,并同时测量气流的流
速和压力分布。
通过对试验数据和数值模拟结果的对比分析,我们可以验证数值模型的可靠性,并了解桥梁在风致振动下的受力情况。
最后,在深入研究桥梁风致振动气动干扰效应的基础上,我们可以提出一些相应的控制策略。
例如,可以通过改变桥梁的形状来改善风致振动问题,或者增加阻尼装置来减小振动幅值。
此外,我们还可以利用风洞试验来进一步验证控制策略的有效性,并进行优化设计。
综上所述,连续刚构双幅桥风致振动的气动干扰效应是一个值得深入研究的问题。
通过建立数值模型、进行试验研究,并提出相应的控制策略,我们可以为工程师们在桥梁设计和建设中提供重要的参考和指导,以确保桥梁的安全性和稳定性
综上所述,连续刚构双幅桥风致振动的气动干扰效应是一个复杂而重要的问题。
通过建立数值模型和进行试验研究,我们可以深入了解桥梁在风致振动下的受力情况,并验证数值模型的准确性。
在此基础上,我们可以提出相应的控制策略,包括改变桥梁形状和增加阻尼装置等,以减小桥梁的振动幅值,保障桥梁的安全性和稳定性。
这些研究成果将为工程师们在桥梁设计和建设中提供重要的参考和指导,促进桥梁工程的发展。
然而,仍需要进一步研究和优化设计,并进行风洞试验以验证控制策略的有效性。