《基於SHMS的大跨懸索橋強/颱風作用及其效應的精細化研究》是依託東南大學，由王浩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於SHMS的大跨懸索橋強/颱風作用及其效應的精細化研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王浩
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對目前強/颱風特性及大跨度懸索橋風致抖振研究中存在的幾個關鍵問題，從理論分析、數值模擬、現場觀測三個方面著手，利用潤揚大橋結構健康監測系統（SHMS）風環境與結構回響監測子系統等記錄的各種時程數據以及颱風期間上橋實測數據，採用多尺度方法進行強/颱風作用下大跨度懸索橋抖振回響分析理論的精細化研究，主要內容包括：（1）建立橋址區強/颱風特性資料庫，給出當地強/颱風特性的定量描述，研究紊流譜及空間相關性的合理取值；（2）基於典型強/颱風期間的全過程現場實測數據檢驗現有大跨懸索橋抖振分析理論的可靠性，並對其進行精細化改進；（3）對現有的斜風分解法進行完善，並引入多尺度理論建立一套斜風作用下大跨度懸索橋抖振回響非線性時域分析的精細方法，以實現數值計算與現場實測結果在局部尺度上的對比；（4）綜合利用理論分析、數值計算和現場實測結果，開展大跨度懸索橋強/颱風作用機理研究，並將成果套用於國家重點工程。
結題摘要
本課題以潤揚大橋、蘇通大橋等為工程背景，針對目前強/颱風特性及大跨橋樑抖振研究中存在的幾個關鍵問題，從理論分析、數值模擬、現場觀測三方面進行研究，利用橋樑結構健康監測系統（SHMS）風與結構回響監測子系統等記錄的各種時程數據以及多次強/颱風期間上橋實測數據，採用多尺度方法進行了強/颱風作用下大跨橋樑抖振分析理論精細化研究，主要成果包括： （1）建立了大跨度橋樑風特性測試分析及三維脈動風場模擬精細方法。研發了多種新型無線風速儀和橋樑風特性測試專用支架；建立了風譜模型精細模擬方法，解決了實測風譜經常存在拐點，而規範中Kaimal、Panofsky譜均無拐點的問題，獲多項國家發明專利。建立了基於實測風特性的大跨度橋樑三維脈動風場模擬精細方法，其中模擬目標功率譜和相關函式由SHMS實測超強颱風數據運用非線性最小二乘法擬合而得，並與基於規範譜的風場模擬結果進行了對比。編制了專用軟體，實現了平均和脈動風特性精細分析以及三維脈動風場模擬。獲得了橋址區紊流風特性的合理取值和變化規律，初步建立了基於長期實測的華東沿海地區強/颱風譜模型。 （2）斜風作用下大跨度橋樑抖振回響時域分析方法的建立及驗證。基於SHMS和現場實測開展了典型颱風作用下大跨度橋樑抖振現場實測研究，分析了颱風全過程主梁、主纜、拉索等主要受風構件的振動特性及其演化規律，據此對現有抖振分析理論、風洞試驗技術以及現行橋樑抗風規範的準確性和可靠性進行了檢驗，並提出了精細化改進方案。對R. H. Scanlan的平均風分解法進行改進，首次創建了一套斜風作用下大跨度橋樑抖振回響的非線性時域分析方法，解決了斜風分析方法僅限於頻域、很多非線性特性無法體現的問題，並對其可靠性進行了實測驗證。編制了專用程式實現了由實測風數據的輸入直接得到結構回響輸出。 （3）基於多尺度理論的大跨度橋樑抖振回響精細分析方法。將多尺度理論引入到橋樑抖振分析中，建立了一套正/斜風作用下大跨度橋樑抖振回響非線性時域分析的精細方法，並採用SHMS監測數據對該分析方法進行驗證，實現了抖振數值計算與現場實測結果在局部尺度上的對比，為大跨度橋樑風致抖振分析提供了有效手段。與現有的獲得抖振精細回響的方法相比，多尺度技術的引入大大提高了分析的效率和分析結果的精度。 （4）工程套用研究。利用上述成果，開展大跨度纜索支承橋樑強/颱風作用機理研究，並套用於國家重點工程。
