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大跨斜拉桥抖振响应简化分析方法及试验验证
1
作者
甘泽鹏
邓佳逸
+5 位作者
吴庆
张吉仁
曹楠奎
封周权
华旭刚
牛华伟
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第3期1165-1176,共12页
大跨斜拉桥的抖振分析是桥梁抗风设计的重要内容,通常采用风洞试验和有限元分析进行。然而,使用有限元进行分析的过程中需要定义气动刚度和气动阻尼矩阵,其计算时间会随着结构单元数的增加而急剧增长。为提高结构抖振响应有限元分析的...
大跨斜拉桥的抖振分析是桥梁抗风设计的重要内容,通常采用风洞试验和有限元分析进行。然而,使用有限元进行分析的过程中需要定义气动刚度和气动阻尼矩阵,其计算时间会随着结构单元数的增加而急剧增长。为提高结构抖振响应有限元分析的计算效率,提出一种抖振响应有限元分析的简化方法,并通过数值模拟仿真和全桥气弹风洞试验验证该方法的有效性。首先,采用抖振响应分析的简化模型,在有限元分析中忽略气动刚度,而气动阻尼则通过附加模态阻尼比进行考虑,并通过模态叠加法进行动力响应计算,从而降低计算复杂性。然后,利用数值模拟仿真和全桥气弹风洞试验对所提方法进行对比验证。研究结果显示,在设计基准风速32.3m/s和0°攻角条件下,成桥状态主梁在跨中和四分点的竖向抖振位移响应均方根值分别为风洞试验测得的39.6mm和21.1mm;而采用本文方法进行数值模拟仿真得到的结果为40.7mm和21.6mm,对应的相对误差分别为2.78%和2.37%。对比结果表明,数值模拟仿真所得的抖振响应与风洞试验结果基本吻合,证明了所提方法的有效性和可靠性。因此,在大跨度斜拉桥抖振响应分析中,可以采用简化的有限元分析方法,忽略气动刚度矩阵,通过附加模态阻尼比考虑气动阻尼,以提高计算效率。这种分析方法大大地简化了分析复杂度,适用于工程实际需求。
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关键词
抖振响应
有限元分析
气动阻尼
模态阻尼比
计算效率
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职称材料
公轨并行桥梁横风作用下桥面列车和车桥系统气动特性研究
2
作者
邓佳逸
陈诗璇
+3 位作者
吴庆
漆勇
封周权
华旭刚
《铁道标准设计》
北大核心
2025年第4期102-109,118,共9页
为探究大跨公轨并行桥梁在横向风力作用下桥面列车和车桥系统的气动特性,以某座大跨公轨并行斜拉桥为例,采用节段模型风洞试验方法,分别进行桥面列车的风压测试和车桥系统的静力三分力试验。此外,还应用计算流体动力学(CFD)数值模拟技术...
为探究大跨公轨并行桥梁在横向风力作用下桥面列车和车桥系统的气动特性,以某座大跨公轨并行斜拉桥为例,采用节段模型风洞试验方法,分别进行桥面列车的风压测试和车桥系统的静力三分力试验。此外,还应用计算流体动力学(CFD)数值模拟技术,分析车桥系统的流场分布情况。列车测压和CFD模拟结果表明,在均匀来流条件下,单列列车或双列列车前车的迎风面为正压区,而顶面和背风侧表面则形成负压区,双列列车的后车全表面均为负压。CFD模拟流场显示,在主梁风向下游出现交替脱落的旋涡现象。通过列车测压结果计算列车三分力系数,发现在横向风力作用下,迎风侧列车产生的阻力和升力系数相对较高,而力矩系数较低。随着风攻角由负到正的变化,阻力和升力系数逐渐减小。对于双列列车情况,后车对前车的影响较小,而前车对后车产生明显的遮挡效应,导致后车产生负向气动力。当列车远离主梁迎风侧时,列车的阻力系数和升力系数逐渐降低,从而提高列车的行车安全性,但同时整体车-桥系统的阻力系数和升力系数反而增大,对主梁的抗风性能不利。基于研究结果,建议在公轨并行桥梁设计中,将列车轨道布置在靠近主梁中线位置,以维护行车稳定性并兼顾主梁抗风安全。这项研究提供了明确的气动性能数据,有助于更好地理解公轨并行桥梁在横向风力作用下的行为,并为其设计和改进提供参考和依据。
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关键词
公轨并行桥
车桥系统
风洞试验
气动特性
三分力系数
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职称材料
高速铁路桥梁桩基固结蠕变沉降计算方法研究
被引量：
11
3
作者
周涛
徐方
+1 位作者
杨奇
吴亚飞
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第8期1968-1977,共10页
桥梁桩基工后沉降的控制是高速铁路桥梁设计和施工的关键技术之一,其中桩基的长期固结蠕变沉降计算分析又是关键环节。经过现场调研分析提出高速铁路桥梁桩基实际受荷—时间关系的函数表达式。建立多级荷载作用下的多层黏弹性地基单面...
桥梁桩基工后沉降的控制是高速铁路桥梁设计和施工的关键技术之一,其中桩基的长期固结蠕变沉降计算分析又是关键环节。经过现场调研分析提出高速铁路桥梁桩基实际受荷—时间关系的函数表达式。建立多级荷载作用下的多层黏弹性地基单面排水或两面排水条件下的一维固结方程,并基于Laplace数值逆变换推导桩底压缩层在多级荷载作用下的有效应力和沉降计算公式。基于此,提出能模拟高速铁路桥梁桩基实际加载情况和考虑桩底成层土固结蠕变特性的桩基长期沉降计算方法。为提高计算效率,编写相应的群桩长期沉降计算分析程序LTPGSⅡ。京沪高铁桥梁桩基沉降计算结果和现场实测值的对比验证了计算方法及程序的正确性和可靠性。提出的计算方法能用于高速铁路桥梁桩基长期沉降预估,具有重要的理论价值和工程应用价值。
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关键词
高速铁路
桥梁桩基
固结蠕变沉降
Laplace数值逆变换
多级加载
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职称材料
题名
大跨斜拉桥抖振响应简化分析方法及试验验证
1
作者
甘泽鹏
邓佳逸
吴庆
张吉仁
曹楠奎
封周权
华旭刚
牛华伟
机构
湖南大学桥梁
工程
安全与韧性全国重点实验室
湖南大学风
工程
与桥梁
工程
湖南省重点实验室
林同棪
国际
(
中国
)
工程
咨询
有限公司
湖南大学重庆研究院
出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第3期1165-1176,共12页
基金
重庆市自然科学基金项目(2022NSCQ-MSX5727)
智慧城市物联网国家重点实验室(澳门大学)开放课题(SKL-IoTSC(UM)-2021-2023/ORP/GA09/2022)。
文摘
大跨斜拉桥的抖振分析是桥梁抗风设计的重要内容,通常采用风洞试验和有限元分析进行。然而,使用有限元进行分析的过程中需要定义气动刚度和气动阻尼矩阵,其计算时间会随着结构单元数的增加而急剧增长。为提高结构抖振响应有限元分析的计算效率,提出一种抖振响应有限元分析的简化方法,并通过数值模拟仿真和全桥气弹风洞试验验证该方法的有效性。首先,采用抖振响应分析的简化模型,在有限元分析中忽略气动刚度,而气动阻尼则通过附加模态阻尼比进行考虑,并通过模态叠加法进行动力响应计算,从而降低计算复杂性。然后,利用数值模拟仿真和全桥气弹风洞试验对所提方法进行对比验证。研究结果显示,在设计基准风速32.3m/s和0°攻角条件下,成桥状态主梁在跨中和四分点的竖向抖振位移响应均方根值分别为风洞试验测得的39.6mm和21.1mm;而采用本文方法进行数值模拟仿真得到的结果为40.7mm和21.6mm,对应的相对误差分别为2.78%和2.37%。对比结果表明,数值模拟仿真所得的抖振响应与风洞试验结果基本吻合,证明了所提方法的有效性和可靠性。因此,在大跨度斜拉桥抖振响应分析中,可以采用简化的有限元分析方法,忽略气动刚度矩阵,通过附加模态阻尼比考虑气动阻尼,以提高计算效率。这种分析方法大大地简化了分析复杂度,适用于工程实际需求。
关键词
抖振响应
有限元分析
气动阻尼
模态阻尼比
计算效率
Keywords
buffeting response
finite element analysis
aerodynamic damping
modal damping ratios
computational efficiency
分类号
U442.55 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
U24 [交通运输工程—道路与铁道工程]
在线阅读
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职称材料
题名
公轨并行桥梁横风作用下桥面列车和车桥系统气动特性研究
2
作者
邓佳逸
陈诗璇
吴庆
漆勇
封周权
华旭刚
机构
湖南大学风
工程
与桥梁
工程
湖南省重点实验室
林同棪
国际
(
中国
)
工程
咨询
有限公司
湖南大学重庆研究院
出处
《铁道标准设计》
北大核心
2025年第4期102-109,118,共9页
基金
湖南省自然科学基金项目(2021JJ30106)
重庆市自然科学基金项目(2022NSCQ-MSX5727)。
文摘
为探究大跨公轨并行桥梁在横向风力作用下桥面列车和车桥系统的气动特性,以某座大跨公轨并行斜拉桥为例,采用节段模型风洞试验方法,分别进行桥面列车的风压测试和车桥系统的静力三分力试验。此外,还应用计算流体动力学(CFD)数值模拟技术,分析车桥系统的流场分布情况。列车测压和CFD模拟结果表明,在均匀来流条件下,单列列车或双列列车前车的迎风面为正压区,而顶面和背风侧表面则形成负压区,双列列车的后车全表面均为负压。CFD模拟流场显示,在主梁风向下游出现交替脱落的旋涡现象。通过列车测压结果计算列车三分力系数,发现在横向风力作用下,迎风侧列车产生的阻力和升力系数相对较高,而力矩系数较低。随着风攻角由负到正的变化,阻力和升力系数逐渐减小。对于双列列车情况,后车对前车的影响较小,而前车对后车产生明显的遮挡效应,导致后车产生负向气动力。当列车远离主梁迎风侧时,列车的阻力系数和升力系数逐渐降低,从而提高列车的行车安全性,但同时整体车-桥系统的阻力系数和升力系数反而增大,对主梁的抗风性能不利。基于研究结果,建议在公轨并行桥梁设计中,将列车轨道布置在靠近主梁中线位置,以维护行车稳定性并兼顾主梁抗风安全。这项研究提供了明确的气动性能数据,有助于更好地理解公轨并行桥梁在横向风力作用下的行为,并为其设计和改进提供参考和依据。
关键词
公轨并行桥
车桥系统
风洞试验
气动特性
三分力系数
Keywords
road-rail bridge
train-bridge system
wind tunnel test
aerodynamic characteristics
aerostatic coefficients
分类号
U24 [交通运输工程—道路与铁道工程]
U44 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
高速铁路桥梁桩基固结蠕变沉降计算方法研究
被引量：
11
3
作者
周涛
徐方
杨奇
吴亚飞
机构
中南大学土木
工程
学院
林同棪
国际
(
中国
)
工程
咨询
有限公司
中南大学高速铁路建造技术国家
工程
试验室
出处
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第8期1968-1977,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(51478478,51208518)
重庆在渝院士牵头科技创新引导专项项目(cstc2019yszx-jcyjX0009)
中国中铁横向科研项目(HSTZQ7(JSFW)-2020-15)。
文摘
桥梁桩基工后沉降的控制是高速铁路桥梁设计和施工的关键技术之一,其中桩基的长期固结蠕变沉降计算分析又是关键环节。经过现场调研分析提出高速铁路桥梁桩基实际受荷—时间关系的函数表达式。建立多级荷载作用下的多层黏弹性地基单面排水或两面排水条件下的一维固结方程,并基于Laplace数值逆变换推导桩底压缩层在多级荷载作用下的有效应力和沉降计算公式。基于此,提出能模拟高速铁路桥梁桩基实际加载情况和考虑桩底成层土固结蠕变特性的桩基长期沉降计算方法。为提高计算效率,编写相应的群桩长期沉降计算分析程序LTPGSⅡ。京沪高铁桥梁桩基沉降计算结果和现场实测值的对比验证了计算方法及程序的正确性和可靠性。提出的计算方法能用于高速铁路桥梁桩基长期沉降预估,具有重要的理论价值和工程应用价值。
关键词
高速铁路
桥梁桩基
固结蠕变沉降
Laplace数值逆变换
多级加载
Keywords
high-speed railway
bridge pile foundation
consolidation and creep-induced settlement
Laplace numerical inversion transform
multistage loading
分类号
TU473 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
大跨斜拉桥抖振响应简化分析方法及试验验证
甘泽鹏
邓佳逸
吴庆
张吉仁
曹楠奎
封周权
华旭刚
牛华伟
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
公轨并行桥梁横风作用下桥面列车和车桥系统气动特性研究
邓佳逸
陈诗璇
吴庆
漆勇
封周权
华旭刚
《铁道标准设计》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
高速铁路桥梁桩基固结蠕变沉降计算方法研究
周涛
徐方
杨奇
吴亚飞
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021
11
在线阅读
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职称材料
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