科创中国

行业领域

高新技术改造传统产业

需求背景

高铁作为我国现代“新四大发明”之一，俨然成为了中国对外展示又一张靓丽的名片。而铁路桥梁是高速铁路重要组成部分，特别是在跨越大江大河时，建造大跨度桥梁必不可少。其中，桁架加劲主梁是大跨度铁路斜拉桥和悬索桥主梁常选的结构形式，具备结构稳定、安全系数高、能建成双层桥面等优点。然而，桁架结构杆件众多，在对其进行数值仿真时如何准确建模是难以解决的问题，因此有必要对其进行研究。气动导纳函数是桥梁抖振精确化分析关键因素，以往对桁架结构气动导纳函数研究多基于风洞试验，数值风洞研究未见报道，所以有必要进行一些探索。在风致振动研究中，抖振虽然不至于使桥梁坠毁，但对桥梁的耐久性和行车的舒适性会构成不利影响。　　本文以某大跨度公铁两用钢桁梁悬索桥为研究对象，首先数值模拟了桥位处的风场特性，随后对桁架主梁气动参数进行了风洞试验和数值仿真研究，最后对其成桥状态进行了抖振时域分析。　　首先，结合桥位处风场特性，利用谐波合成法对主梁、主缆和桥塔进行了风场三维数值模拟。　　然后，对主梁进行刚性节段模型风洞试验，得到了静力三分力系数。同时，以外轮廓和实面积比作为控制条件，建立了斜腹杆位置不同的主梁二维数值模型，通过数值风洞得到三分力系数，与风洞试验数据进行对比得到等效二维模型。再基于二维等效模型，利用FLUENT的UDF程序生成单一频率简谐脉动风场，对其气动导纳进行数值识别。　　最后，利用 ANSYS 建立全桥有限元模型，计算分析其动力特性。通过对该桥进行静风响应和抖振时域计算，分析了脉动风对桥梁的影响。此外，还研究了气动导纳函数对结构位移响应的影响。

需解决的主要技术难题

1、山地城市复杂风环境特性研究

2、气动外形对钢桁梁涡激振动的影响研究

3、钢桁梁气动抑振措施精细化研究

期望实现的主要技术目标

1、获得山区复杂风环境特性研究下的风场参数，建立山地城市风环境模型

2、分析不同附属构件对钢桁梁气动性能差异的机理

3、提出山地城市大跨度公轨两用钢桁梁悬索桥的精细化气动抑振措施

需求解析

解析单位：重庆市高新区 解析时间：2022-10-31

徐爽

重庆育成发展有限公司

部长

综合评价

项目主要技术问题： 1、山地城市复杂风环境特性研究 2、气动外形对钢桁梁涡激振动的影响研究 3、钢桁梁气动抑振措施精细化研究 项目所需行业领域： 道路与桥梁工程

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