大跨度桥梁在运营及极端风环境下的多层次振动控制研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51778073
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0810.工程防灾
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:彭元诚; 韩艳; 胡朋; 董国朝; 李浩; 黄静文; 李凯; 孙一禅; 阳德高;
- 关键词:
项目摘要
Structural vibration problems for long-span bridges under strong winds are of significant importance, especially when the length of the designed spans is extended substantially currently. Due to the complexity of the mathematical model and the difficulties in simulating the extreme weather scenarios of hurricane/typhoon events, the evaluation of the aerodynamic performances of the bridge structures can be a very tough task. Therefore, it is highly necessary to develop the vibration control methodology for these large span bridge structures. However, until now there is no available vibration control systems developed for such extreme weather scenarios.This project is intended to develop a multi-level vibration control system for large span bridges in the operation and extreme wind environment scenarios by the approaches of theoretical analysis, wind tunnel tests, and field measurements. The objectives include: 1) developing a multi-degree-of-freedom adaptable levertype tuned mass damper (ALT-TMD) system; 2) establishing an adaptive feedforward control algorithm which does not rely on the exact mathematical model; 3) constructing a numerical analysis model of the bridge-ALT-TMD vibration control system and conducting the parametric optimization analysis; and 4) verifying the control effects and feasibility of the vibration control system by wind tunnel tests.
随着大跨度桥梁跨径越来越大,其受强风作用的结构振动问题显得尤为重要。但由于数学模型的复杂性以及真实飓风/台风等极端天气的难以试验模拟,使得大桥在极端风环境下的结构气动性能难以预测,因此,加强大跨度桥梁结构的振动控制是非常必要的,但目前还没有适合极端风环境下大跨度桥梁结构的振动控制系统。本项目拟以理论分析、风洞试验和现场实测为主要手段,开展大跨度桥梁在运营和极端风环境下的多层次振动控制研究,主要包括:1)研发一套可调多自由度杠杆式调谐质量阻尼器(ALT-TMD)系统;2)建立一种不依赖精确数学模型的自适应前馈控制算法;3)建立桥梁结构ALT-TMD振动控制系统的数值分析模型并进行参数优化分析;4)通过风洞试验验证桥梁结构ALT-TMD振动控制系统的控制效果及可行性。
结项摘要
针对运营及极端风环境,本项目开展了大跨度桥梁多层次振动控制研究,通过研发振动控制系统,进而构建其数学分析模型并开展参数优化,为大跨度桥梁的安全运营和科学管理提供理论参考和技术支撑。.主要研究成果如下:.(1)研发了一套具有工作开关的杠杆式调谐质量阻尼器控制系统(ALT-TMD),能够实现大跨度桥梁在正常运营和极端风环境下的多层次振动控制,在确保桥梁安全的前提下,大大延长TMD的使用寿命。.(2)考虑极端风情况,研发了新型大幅自由振动试验装置,可用于桥梁大幅弯扭耦合振动风洞试验;基于该试验装置,构建了非线性气动力模型,开展了大跨桥梁后颤振试验,研究发现:极端风下桥梁出现明显的“软颤振”,即极限环振动,结构参数和气动参数存在幅值依赖性,线性理论不再适用。.(3)针对桥梁颤抖振现象,开发了极端风下后颤振自适应振动控制算法,提出了考虑非线性气动效应的颤振控制TMD参数设计方法,探究了杠杆式TMD的抖振控制。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于现场实测的大跨钢桁悬索桥疲劳可靠度分析
- DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.04.010
- 发表时间:2020
- 期刊:公路交通科技
- 影响因子:--
- 作者:韩艳;李凯;孙一婵;蔡春声
- 通讯作者:蔡春声
Experimental investigation on post-flutter characteristics of a typical steel-truss suspension bridge deck
典型钢桁架悬索桥桥面板颤振后特性试验研究
- DOI:10.1016/j.jweia.2021.104724
- 发表时间:2021-09
- 期刊:Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics
- 影响因子:4.8
- 作者:Kai Li;Yan Han;C.S. Cai;Peng Hu;Chunguang Li
- 通讯作者:Chunguang Li
大跨脊谷式索膜航站楼风荷载特性风洞试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:实验力学
- 影响因子:--
- 作者:唐腾;艾更知;李春光;韩艳;周林威;胡小林
- 通讯作者:胡小林
Effect of unsteady aerodynamic loads on driving safety and comfort of trains running on bridges
非定常气动载荷对桥梁列车行驶安全性和舒适性的影响
- DOI:10.1177/1369433220924794
- 发表时间:2020-06
- 期刊:Advances in Structural Engineering
- 影响因子:2.6
- 作者:Yan Han;Ye Liu;Peng Hu;C.S. Cai;Guoji Xu;Jiaying Huang
- 通讯作者:Jiaying Huang
Wind characteristics and flutter performance of a long-span suspension bridge located in a deep-cutting gorge
深切峡谷大跨悬索桥风特性及颤振性能
- DOI:10.1016/j.engstruct.2020.111841
- 发表时间:2021
- 期刊:Engineering Structures
- 影响因子:5.5
- 作者:Peng Hu;Yan Han;C.S. Cai;Wei Cheng
- 通讯作者:Wei Cheng
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其他文献
Aerodynamic forces of vehicles on bridge under crosswinds
侧风作用下桥梁上车辆的气动力
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:Advanced Materials Research
- 影响因子:--
- 作者:韩艳;蔡春声
- 通讯作者:蔡春声
基于拉格朗日体系的典型桥梁断面风-雨耦合作用数值模拟
- DOI:10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2017.09.004
- 发表时间:2017
- 期刊:湖南大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:董国朝;张建仁;薛繁荣;蔡春声;韩艳
- 通讯作者:韩艳
Effects of aerodynamic parameters on the dynamic responses of road vehicles and bridges under cross winds
侧风作用下气动参数对道路车辆和桥梁动力响应的影响
- DOI:10.1016/j.jweia.2014.08.013
- 发表时间:2014-11
- 期刊:Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics
- 影响因子:4.8
- 作者:韩艳;蔡春声;张建仁;陈甦人
- 通讯作者:陈甦人
山区峡谷非均匀风场下大跨度斜拉桥静风稳定性分析
- DOI:10.19721/j.cnki.1001-7372.2019.10.015
- 发表时间:2019
- 期刊:中国公路学报
- 影响因子:--
- 作者:胡朋;颜鸿仁;韩艳;蔡春声;肖勇刚
- 通讯作者:肖勇刚
不同交通流下车辆对桥梁涡振稳定性影响的试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:安全与环境学报
- 影响因子:--
- 作者:李春光;韩艳;谭迪;蔡春声
- 通讯作者:蔡春声
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