摘要：为了研究大跨度非对称悬索桥在不同非对称类型下的颤振稳定性,以主跨为628 m的某主缆不等高支承悬索桥为工程背景,基于全模态的三维频域颤振分析方法对悬索桥进行颤振稳定性分析。利用ANSYS建立了主缆不等高支承(支承高差0~40 m)和边跨跨度非对称(边跨跨度差0~40 m)悬索桥有限元分析模型,并编制相应双参数搜索迭代的APDL计算程序进行三维颤振稳定性分析。结果表明:在构造不等高支承悬索桥时,随着支承高差的增大,低阶模态频率变化较小,高阶模态范围逐渐减小;弯扭频率比随着支承高差增加而不断减少,高差越大弯扭频率比降低越快;桥梁颤振临界风速随着支承高差增大而不断降低,使得由于主缆不等高支承高差所引起的非对称结构形式对大跨度悬索桥梁结构的颤振稳定性有所降低;在构造边跨跨度非对称悬索桥时,弯扭频率比随着边跨跨度差增加而减小;随着支承跨度差的不断增大,悬索桥梁结构的颤振临界风速不断减小,但减小幅度很小,影响不大,在边跨跨度差较小时几乎可以不考虑对悬索结构的颤振稳定性影响。

摘要：为实现下击暴流风场高精度数值模拟,基于冲击射流模型开展稳态下击暴流数值模拟,引入网格滑移技术实现下沉气流移动效应的模拟,研究下击暴流移动过程中的风场演变规律;提出以实测数据为目标的下击暴流模拟参数优化方法,将目标风速时程抽象为若干特征点,通过模拟特征点与目标值的误差建立目标函数;将代理模型引入下击暴流模拟参数优化的过程以提高计算效率,并通过数值模型计算设计样本点响应来训练代理模型;通过5组测试算例验证Kriging模型的代理精度和参数优化方法的可行性,采用所提出的优化方法以安德鲁斯空军基地(AAFB)所监测的下击暴流风场为目标进行模拟参数优化,并基于此参数进行数值模拟。研究结果表明:下沉气流喷口速度Uj、喷口移动速度UT和环境风速Ub的相对值是影响下击暴流平均风速时程时变特征的关键因素;在参数优化过程中引入代理模型替代数值模型参与优化迭代,极大地提高了参数优化的效率;基于最优参数进行数值模拟,显著提高了下击暴流数值模拟的精度。

摘要：为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)-钢组合结构的受力性能,根据各向异性体弹性力学理论确定GFRP材料的物理力学参数,依托淮河出海口闸区工作桥工程实例,利用ABAQUS建立基于板壳单元的桁架梁有限元模型,分析其受力特性。采用将部分应力较大的GFRP构件替换成钢构件的结构组合方案,对比分析了结构自重、跨中挠度、单元应力的变化情况,探索合理的杆件替换方案;引入组合桁架梁统一抗弯刚度的概念,将桁架结构等效为单梁模型进行简化计算;引入截面的共同工作系数以描述桁架梁腹杆对整体结构的抗弯贡献。结果表明:在基本荷载组合作用下,GFRP桁架梁的各构件应力均远小于材料的强度,有很高的安全储备;对部分杆件的替换可以有效增加结构竖向刚度,减小在荷载作用下的跨中挠度;将上下弦杆替换为Q345钢材的方案对增强桁架梁竖向刚度的贡献较大,且结构形式较为合理;该研究可为类似工程的方案设计提供参考。

摘要：为实现以实测数据为目标的龙卷风高精度数值模拟,在总结已有研究成果的基础上,基于计算流体力学(CFD)方法建立了ISU型龙卷风数值模型,通过参数灵敏度分析确定拟优化模拟参数;提出了以实测数据为目标的龙卷风模拟参数优化方法,引入代理模型提高计算效率并通过数值模型计算设计样本点响应来训练代理模型,采用最大切向速度、最大切向速度处半径及标准化风剖面线形误差3个指标建立目标函数;通过一组数值算例验证了所提出优化方法的可靠性,采用所提出的优化方法分别以龙卷风物理模拟器试验数据和龙卷风现场实测数据为目标进行模拟参数优化,并基于此进行CFD数值模拟。研究结果表明:入口切向速度U_(t)、模拟器离地面高度H_(g)和地面移动速度V_(T)三个参数对龙卷风场影响较大,因此选作为待优化模拟参数;引入代理模型进行参数优化,避免了数值模型直接参与优化迭代过程,提高了优化效率;以龙卷风物理模拟器试验数据为目标的数值模拟结果,与试验数据的标准化风剖面线形误差V_(Mp)仅为0.034 4;以龙卷风现场实测数据为目标的数值模拟结果,在h=250 m及h=450 m高度处与实测结果的风剖面综合误差V_(M)分别为0.024 0、0.035 1,均小于训练样本集中模拟结果的误差,采用优化后的模拟参数进行龙卷风数值模拟很好地改善了模拟精度。

摘要：为了研究混凝土曲线箱梁三维温度场效应,采用ANSYS瞬态热分析得到曲线箱梁桥在1 d中的日照温度分布,得出曲线梁各参数对箱梁腹板表面温度分布以及箱梁截面竖向、横向温差分布的影响规律,在此基础上总结出混凝土曲线箱梁桥的竖向、横向温差最不利参数组合,结合各国桥梁设计规范中对温度荷载的规定,提出适用于曲线箱梁桥的竖向、横向最不利正温度梯度。利用有限元软件MIDAS/Civil施加曲线箱梁桥最不利正温度梯度,并对桥梁的支座布置形式进行对比。研究结果表明:桥梁曲率半径、跨径参数、冬季气候、截面尺寸、热工参数对箱梁截面横向温差影响大;夏季沥青铺装厚度以及热工参数对箱梁的竖向温差影响较大;中墩内侧布置固定支座和外侧布置切向限位支座,其余墩均在内侧布置径向限位支座和外侧双向活动支座,可以使曲线箱梁桥位移和支反力分配更加合理。

摘要：针对传统计算流体力学方法需要划分网格且计算耗时长等问题,一种确定性涡方法(黏性涡域法)逐渐发展并日臻成熟。本文利用该方法计算模拟了二维钝体的流场、气动系数及斯特劳哈尔数,并与其他成熟CFD软件计算结果对比来验证模拟精度。黏性涡域法的模拟过程为生成涡量、涡量演变及气动计算。文章首先推导了该方法各过程的基本方程,然后基于Lua语言编制了圆柱和方柱绕流计算程序,最后利用Gnuplot实现流场可视化。利用黏性涡域法模拟不同雷诺数下圆柱绕流、不同无量纲频率和无量纲振幅的振动圆柱气动力时程、不同风向角下的方柱绕流,结果表明:雷诺数为2×10^(2)~1×10^(5)时,基于黏性涡域法的圆柱绕流气动计算结果与其他方法的计算结果基本一致;基于该方法的不同风向角下方柱绕流气动计算结果与其他文献结果趋势相同。