侧向风作用下车-桥系统的气动特性——基于风洞试验的参数研究

为考虑侧向风作用下车辆运动对车-桥系统气动特性的影响,基于研制的移动车辆模型风洞试验系统,针对轨道交通车辆和公路交通车辆,分别采用三车模型和单车模型,测试了不同工况下车辆、桥梁的气动力系数,讨论了车速、风向角、车辆在桥上所处轨道位置以及车辆类型等因素对车辆和桥梁气动特性的影响.研究表明,随着车速的增大和合成风向角的减小,车辆阻力系数和升力系数存在增大的趋势,车速对单车模型气动力系数的影响更显著;车辆在桥上所处轨道位置不同对车辆、桥梁气动力系数的影响均较大,桥梁气动力系数对车速和合成风向角不敏感.     

深切峡谷桥址区高空风特性现场实测研究

架设在深切峡谷中的大跨度桥梁,由于桥址区地形地貌复杂,桥面离开谷底较高,桥址区的风特性一般无法通过抗风规范直接确定. 为确定深切峡谷桥址区高空的风特性,利用大桥施工过程中的猫道,在大桥跨中位置处布置了一套三维超声风速仪,对桥址区高空中的风特性进行了现场实测,获得了7 899条有效的脉动风速时程,以此为基础对桥址区高空的风特性（平均风速、风向、风攻角、紊流度、紊流积分尺度、功率谱）进行了分析. 研究结果表明:深切峡谷桥址区高空风特性受地形的影响已经明显减弱,其风攻角均值趋于0,同时高空的紊流积分尺度更加接近平原地区,紊流积分尺度均值比规范推荐值要大.      

极端天气下桥塔温致效应及抗裂性能优化

为深入研究我国西部横断山脉地区极端天气下桥塔的温致效应，以某大跨悬索桥为工程背景，分析极端天气下该桥混凝土桥塔的温度场以及温度应力分布特征，并提出相应的抗裂优化措施.首先，基于桥址区实测数据，提出桥址区极端天气的识别与模拟方法；然后，采用ANSYS有限元软件分析了桥塔的温度分布以及温度应力分布特征；最后，针对桥塔外表面存在开裂风险的问题，提出了2种提高桥塔外表面抗裂性能的优化方案，包括桥塔外表面涂装有机涂料方案和外包超高性能混凝土UHPC (ultra high performance concrete)方案.结果表明：在强降温天气下，桥塔表面拉应力极值为2.19 MPa，存在较大开裂风险；当采用抗裂优化措施后，两种优化方案均能有效降低混凝土桥塔表面的拉应力极值；对于桥塔外表面涂装有机涂料方案，白色有机涂料优化效果最佳；对于桥塔外包UHPC方案，当UHPC厚度为0.08 m时优化效果最佳.通过对比2种抗裂优化方案的经济性和施工难易程度，推荐采用白色有机涂料优化方案.     

常泰长江大桥主航道桥桥塔横向偏位及其控制方案研究

常泰长江大桥主航道桥为(142+490+1 176+490+142) m公铁两用双层桥面斜拉桥，下层桥面采用上游侧布置两线城际铁路、下游侧布置4车道一级公路的非对称布置，造成大桥横桥向恒载非对称。为研究该桥桥塔在横桥向非对称恒载下的横向偏位以及控制方法，采用MIDAS Civil软件建立主桥桁架有限元模型，分析了不对称恒载对桥塔的作用模式、桥塔横向偏位成因，研究增设体外预应力索和塔上锚点偏移2种桥塔横向偏位控制方案的可行性。结果表明：上塔柱可简化成悬臂梁受力模式，桥塔横向偏位主要受空间斜拉索的横桥向分力和竖向分力控制，横桥向分力起主要控制作用；增设体外预应力索可有效控制桥塔的横向偏位，可操作性强；通过偏移锚点能够改善桥塔的横向偏位情况，但需要综合考虑主梁和桥塔的线形和内力，且可移动的距离受限，综合考虑该桥最终采用设置体外预应力索方案。     

南京仙新路过江通道主桥抗风性能风洞试验研究

仙新路过江通道主桥为跨径布置(580+1 760+580) m的悬索桥，桥塔高267 m,加劲梁采用整体式闭口钢箱梁。为研究该桥运营阶段抗风性能，通过1∶50缩尺比加劲梁节段模型风洞试验分析大桥的驰振性能及提高大桥颤振性能的气动措施；通过1∶140缩尺比全桥气弹模型风洞试验，验证大桥的颤振、静风稳定性，并研究桥梁的抖振响应。结果表明：该桥在常遇风攻角范围内(-3°～+3°)不具备发生驰振的必要条件，加劲梁断面具有良好的驰振稳定性；加劲梁原始断面的颤振稳定性不满足规范要求，在中央防撞护栏间增设0.67 m高中央稳定板后，颤振临界风速高于颤振检验风速并具有一定的富余量；采用优化措施后，大桥具备良好的静风与颤振稳定性，加劲梁、桥塔在设计风速下各测点抖振响应值较小且均未发生不稳定振动或发散性振动。     

超大跨斜拉桥横桥向恒载非对称力学行为

为研究横桥向非对称恒载对大跨度斜拉桥受力行为的影响，以常泰长江大桥为工程背景，对横桥向非对称恒载桥梁结构的力学行为进行分析，并提出了合理的控制措施以实现理想的成桥状态.提出了一种索力快速优化的方法，采用上下游索力不对称和降低铁路二期恒载的措施解决横桥向不对称恒载引起的主梁扭转、主塔偏位问题，实现了合理的成桥状态.结果表明：通过上下游索力不对称可以有效地控制主梁扭转，斜拉索顺桥向不平衡分力和横桥向不平衡分力产生的横桥向弯曲变形大小基本一致，方向相反，有利于降低主梁横桥向弯曲变形；通过减小横桥向不对称恒载的差值可以有效地控制主塔横桥向偏位.