大跨屋盖结构风效应的风洞试验与原型实测研究

以广州国际会展中心为工程案例,进行了刚性模型风洞试验和有限元模态分析,在此基础上计算了屋盖的风致位移响应,结果表明,对于屋盖风振响应影响最大的因素是结构的基阶振型,其次才是风荷载;随着阻尼比的增加,位移响应谱的共振峰得到了有效平抑,峰值位移响应也随之减小.基于现场实测,提出功率谱点积识别大跨屋盖结构竖向整体振动固有频率的方法,并与有限元计算结果进行了对比分析,实测得到的前4阶固有频率与振型均能与有限元模型较好吻合,其中基阶固有频率的相对误差仅为0.3%,证明了该方法的有效性.     

大跨屋盖结构风荷载特性的试验研究

在大气边界层风洞中通过模拟大气边界层风场对广州国际会展中心模型进行风压分布风洞试验.得到了平均风压系数、极小风压系数的等值线图,同时分析了位于高湍流区域的大跨屋盖的平均风压和脉动风压分布特性、相干特性以及相关系数.研究结果表明:负风压主要发生在迎风角区,但在下风向会出现正压力;脉动风压相干性随着频率与距离的增大而减小.     

大跨屋盖结构刚性模型风洞试验研究

以株洲体育中心大跨屋盖为背景,通过刚性模型的风洞试验研究,获得了大跨屋盖结构在各种不同情况下的平均风压系数分布规律,为体育场屋盖在不同情况下的风振响应理论分析提供了依据.     

大跨屋盖结构风荷载的数值模拟研究

以株洲体育中心大跨屋盖结构为背景,采用CFD数值模拟方法,模拟了大跨屋盖表面风荷载,并与大跨屋盖结构风振时程响应进行了分析比较.结果表明:采用CFD方法模拟的大跨屋盖结构表面平均风荷载与风洞试验结果比较接近,说明该法是比较精确的,所提供的体育馆及游泳馆屋面的体形系数可以提供为结构设计参考.     

基于复形法的大跨屋盖结构抗风优化

文章以广州国际会展中心E区张弦梁屋盖为研究对象,根据测压风洞试验确定最不利风荷载时程作为主要环境荷载,建立动力优化数学模型,以钢管厚度为设计变量,以构件内力和变形作为约束条件,以结构总体积为目标函数,采用复形法进行抗风优化,得到E区屋盖的抗风设计最优方案.研究表明:抗风优化大大减小了结构总体积,节约了用钢量,并使杆件受力得到较好协调,有效利用了材料性能.结构最大竖向挠度明显降低,因此提高了结构安全性.     

大跨屋盖结构风致动力响应高阶主导模态的识别

高阶模态的贡献在大跨屋盖结构风振响应分析中不能忽略.从模态空间分布和风荷载空间分布相关性强弱与模态对结构响应贡献程度的相互关系出发,提出了通过低阶主要贡献模态间接寻找风荷载强相关高阶模态的思想.在此基础上,通过对高阶模态响应方差矩阵的简化处理得到其等效矩阵.根据等效矩阵中对角线元素构造了高阶模态的模态参与系数,实现对高阶主导模态的识别,有效考虑了高阶模态的贡献.最后,通过对2008年北京奥运会网球中心屋盖结构的风振响应分析对所提出方法的有效性进行了验证.     

设计参数对大跨屋盖结构自振频率的敏感度分析

基于一较完善的大跨屋盖结构有限元模型,采用扰动法、拉丁超立方抽样(LHS)方法进行了多种设计参数对结构自振频率的敏感度分析,并进行了两种方法的比较.结果表明:两方法分析的6种设计参数对结构自振频率的影响规律基本一致.LHS方法考虑参数间的耦合,所得的分析结果较为真实,具有一定的参考价值.     

大跨曲面屋盖风洞试验通用数据处理软件的开发

基于Windows平台，开发了大跨曲面屋盖风洞试验数据处理的可视化通用分析软件。介绍了针对脉动风压测试过程中的信号畸变处理方法、风压试验数据的表示形式、积分计算整体和局部气动力系数、软件的界面设计、基本的使用功能以及针对具体结构类型所采用的一些提高试验效率简化试验过程的措施，还采用神经网络方法对已测的风压系数数据进行精细化处理以准确地求取整个屋盖结构风荷载的完整特性。所开发的软件已经受多个大跨屋盖建筑物风洞试验的检验，在该类结构物风洞试验中发挥着非常重要的作用。     

大跨屋盖结构荷载风振系数研究

以株洲体育中心大跨屋盖为背景,基于刚性模型测压试验的脉动风荷载时程,通过有限元方法在时域内对大跨屋盖结构进行分析,研究不同情况下结构的荷载风振系数和位移风振系数及其变化规律.研究表明:在同一风向角下,大跨屋盖结构的荷载风振系数对位置变化较敏感,偏于安全可以取荷载风振系数较大值,同时屋盖悬挑前缘节点荷载风振系数值较大.     

大跨度CFRP缆索悬索桥的静力性能

基于分段悬链线法和通用有限元程序,提出了一套悬索桥静力性能分析的方法和步骤,并利用该方法对主跨为2 000~5 000 m的悬索桥静力性能进行了对比研究,验证了CFRP缆索悬索桥的静力优势和可行性。针对此类桥型刚度较小的缺点,对跨径为2 000 m的CFRP缆索悬索桥的刚度性能进行了参数分析,考虑的设计参数包括：桥跨布置方式、矢跨比、边中跨比、主梁抗弯惯矩、桥塔抗弯惯矩和中央扣。最后提出了改善结构刚度设计的建议。     

大跨径自锚式斜拉-悬索协作体系桥非线性随机静力分析

自锚式斜拉-悬索协作体系桥综合了斜拉桥和自锚式悬索桥的特点,完全取消了庞大的锚碇,为深海软基建设大跨径桥梁提供了一种理想方案.对自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行了确定性非线性分析并应用响应面法进行了非线性随机静力分析,算例研究结果表明,各种随机变量的变异对自锚式斜拉-悬索协作体系桥响应影响规律不同,同其他随机变量相比,主缆弹性模量和截面面积的变异对桥梁跨中挠度影响最为显著,其次是钢主梁参数,而吊杆参数的变异对其影响可以忽略不计.     

大跨度屋盖结构等效静力风荷载数值计算方法

基于大跨度屋盖结构等效静力风荷载计算的复杂性,提出了极值效应等效静力风荷载的概念和应用数值优化原理计算大跨度屋盖结构内力等效静力风荷载的方法.以几内亚体育场主看台悬挑屋盖为例,计算得到其位移等效静力风荷载;以巴哈马体育场主看台悬挑屋盖为工程背景,基于两类不同目标函数按最小二乘拟合得到内力等效静力风荷载.并分别给出两组内力等效静力风荷载作用下的杆件极值内力误差分布,分析了基于两类目标函数的拟合方法各自的优缺点.算例与分析表明该方法实用性很强,既方便设计使用,又有相当高的精度,可以满足工程设计的需求.     

大跨度连续刚构桥静载试验分析

以河口大桥成桥静载试验为例,通过实测与理论计算进行比较,分析该桥主梁及箱梁顶板局部承压和横向悬臂板部分实际受力性能,结果表明该桥的主跨强度和刚度满足设计要求.在试验控制截面选择、试验工况确定、试验布载和测点布置方法上,具有一定的借鉴意义.     

大跨空间钢结构时域等效静力风荷载理论研究

文章首先介绍了频域中静力等效风荷载的确定方法,如GLF方法、LRC方法等.借鉴其概念和思想,完整提出了时域分析方法计算风致响应后的等效静力风荷载求解体系,通过对上海世茂中庭幕墙及采光顶支承体系的分析,证明了该方法的可行性.对于该方法出现的类似于GLF 理论(Gust Loading Factor,阵风荷载因子法)的零均值问题,文章提供了直接比较等效荷载能否成为结构抗风设计控制因素的附加措施.     

全静压受感器冰风洞试验技术研究

主要论述了全静压受感器的冰风洞试验技术,着重介绍了该仪器的冰风洞试验项目、试验条件及参数测量校准方法,并从航空仪器仪表公司的冰风洞的自身特点出发,论述了该仪器冰风洞试验的效果及据此提出的改进建议,为今后国内对相应的小型仪器仪表或缩比模型进行冰风洞试验提供了一定的参考价值。     

长联大跨连续梁桥锁死销减震布设方法研究

为明确长联大跨连续梁桥应用锁死销减震的布设方法,以某铁路主桥(62.5+5×96+62.5)m连续梁桥为工程背景,利用ANSYS建立整体有限元模型,以四种地震波为激励源,对不同锁死销布设数量连续梁桥的地震响应进行非线性时程分析,探求连续梁桥滑动墩墩顶锁死销布设数量的取值范围,进一步以不同墩高、不同跨数的连续梁桥为研究对象,对研究所得锁死销布设数量取值范围进行适用性分析,并研究了锁死销最佳布设位置.结果表明:长联大跨连续梁桥利用锁死销减震可明显改善连续梁桥抗震性能,锁死销布设数量取值范围较为宽泛.当锁死销布设数量小于墩台数量时,在固定墩两侧及紧邻端部墩台的桥墩上进行锁死销布设可取得最佳减震效果.     

氡在空气中长距离运移实验研究

设计了一套可以在室内密封条件下观测氡气运移的装置.通过实验发现:氡气向上向下实测运移计数均明显大于扩散运移计数.在氡源附近,实测向下运移计数明显小于向上运移计数;在离开氡源一定距离后,则出现相反情况,即实测向下运移计数明显大于向上运移计数.采用氡团簇运移理论可以较好地解释以上实验结果.根据两组实测数据进行推导,可以得出氡在实验装置中向上运移距离分别为25.55 m和32.89 m,向下运移距离分别为76.75 m和62.79 m;实测运移距离均比理论扩散运移距离(15.08 m)大很多.     

大跨度桥梁中央开槽断面的涡振控制试验

以青岛海湾大桥大沽河航道桥中央开槽主梁断面为研究对象,采用大尺度节段模型风洞试验方法,研究了不同阻尼比下两种导流板设置方案的涡振控制效果,分析了不同导流板特征尺寸和位置对随风速变化的涡振振幅的影响.试验结果表明:中央开槽断面的涡振性能较差,对导流板设置的变化比较敏感,涡振控制效果除了与原断面气动外形和槽宽有关之外,还与导流板本身的高度、长度和倾角密切相关,建议导流板高度设置需不受桥梁断面底部附属设施的阻碍,长度应适宜,倾角135°.     

青岛北站大跨钢结构抗火性能研究

提出了一种适用于大跨度、大空间建筑的火灾安全分析方法——性能化抗火设计方法．首先通过火灾场景分析及模拟计算,确定构件的温度,再利用分析软件计算各不同温度下构件的应力,确定需要防火保护的构件．青岛北站主站房建筑结构体系复杂,超大空间的建筑布局,超出现有建筑防火设计的规定,现行规范方法难以满足抗火安全性与经济性要求．基于性能化方法对青岛北站主站房的抗火安全性进行了评估,并根据评估结果确定防火保护措施．