大跨轻窄悬索管道桥雷诺数效应及管道覆冰气动性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51678115
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0810.工程防灾
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Pipeline suspension bridges for oil and gas transportation are characterized by narrow widths, low stiffness, light weights, bluff aerodynamic shapes and low damping, and their wind-resistant performance is an issue of great concern. However, the related researches need further improvements. The previous wind resistance design always ignored the influences of Reynolds number effect and the ice accretion on aerodynamic parameters and performances of stiffening girders, which could bring catastrophic accidents. To address these two issues, the aerodynamic parameters of typical stiffening girders will be comprehensively investigated, and the effect of ice accretion on aerodynamic parameters will be comprehensively studied through section model tests, and the previous unreasonable design parameters will be rectified. Using full aeroelastic bridge model tests, the wind-induced nonlinear responses of pipeline suspension bridges at various states will be investigated, in which the geometric nonlinear effect that ignored in section model test will be considered. With consideration of the Reynolds number effect and various nonlinear effects, an analytical framework for 3-D aerostatic, buffeting and flutter analysis will be developed, by which the influences of self-excited drag force, Reynolds number effect, ice accretion, and parameters of wind-resistant cables on flutter and buffeting will be thoroughly examined, and they are compared with those of wind tunnel tests. These will stress the unique feature and significance of this project. Research achievements can reveal the mechanisms of the effects of various factors on wind-resistant performance of pipeline suspension bridges. They can further provide scientific proofs for reasonably determining wind resistance design parameters, optimizing design scheme, and drafting wind-resistant specification for pipeline suspension bridges.
油气输运悬索管道桥具有窄、柔、轻、钝、低阻尼等特点,抗风问题极为突出,而目前研究较为滞后。以往抗风设计均未考虑圆形管道加劲梁气动参数的雷诺数效应和管道覆冰对加劲梁气动参数及结构抗风性能的影响,因此可能存在严重安全隐患。针对上述两个问题,首先通过节段模型测力和测振试验,对典型管道桥加劲梁和典型覆冰形状条件下气动参数展开全面研究,力求解决以往抗风设计参数取值不合理的问题;其次,通过全桥模型试验,研究多种工况下悬索管道桥三维静风响应和颤抖振特性,旨在考虑节段模型试验无法准确模拟的几何非线性效应;最后,发展计入雷诺数效应和多种非线性的风致响应精细化方法,进而明确窄钝加劲梁自激阻力、雷诺数效应、管道覆冰及抗风缆的影响,并与风洞试验结果进行对比分析,凸显本项目研究特色和意义。研究成果可揭示多种因素对悬索管道桥抗风性能的影响机制,进而合理确定抗风计算参数,优化抗风设计,为其抗风规范的制定提供科学依据。

结项摘要

管道悬索桥为承载管道(输送石油、天然气或水)跨越峡谷、河流等障碍的悬索结构。管道悬索桥具有窄、柔、轻、钝等特点,抗风问题突出。在雾凇和雨凇易发地区,管道桥可能遭遇覆冰灾害,引发其气动外形明显改变以致抗风性能下降。以往抗风设计均未考虑覆冰对加劲梁气动参数及结构抗风性能的影响,因此可能存在严重安全隐患。本课题在综合回顾已有研究成果的基础上,结合覆冰试验、风洞试验和有限元分析三种研究方法,对管道悬索桥覆冰特征、桥梁覆冰前后气动性能和不同设计参数对管道悬索桥气动性能的影响三个热点问题开展深入研究。首先,针对管道桥覆冰特征研究不足的问题,在冷冻降雨覆冰试验室开展了管道、风索拉索、桁架构件以及加劲梁节段模型在不同参数组合条件下的覆冰试验。研究了管道直径、型钢尺寸、降雨时间、倾角等对管道、风索拉索、型钢等覆冰的影响。且基于试验结果提炼了大直径管道和管道桥加劲梁覆冰模型,为覆冰条件下大直径管道和管道桥抗风研究提供基础。其次,针对以往覆冰圆柱研究雷诺数较低和鲜有考虑流场紊流度和表面粗糙度的影响的问题,基于测压和测力风洞试验,全面分析了雷诺数、覆冰形状、风攻角、紊流度和表面粗糙度对圆柱气动性能的影响,揭示了高雷诺数下覆冰对圆柱气动性能的影响规律,结果表明覆冰圆柱结构抗风设计中应考虑覆冰形状、表面粗糙度和流场紊流度的影响。最后,针对管道悬索桥抗风研究不足的问题,通过风洞测力试验、测振试验、全桥气弹模型试验和三维有限元分析,系统研究了典型管道悬索桥加劲梁覆冰前后的静气动特性和气动稳定性,全面分析了加劲梁和抗风缆的静风响应和抖振响应,总结了结构设计参数、流场特性、雷诺数和覆冰等条件的影响,研究成果可用于指导和优化管道悬索桥抗风设计,为补充相关抗风规范提供参考和借鉴。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(1)
Effect of Ice Accretion on the Aerodynamic Responses of a Pipeline Suspension Bridge
积冰对管道悬索桥气动响应的影响
  • DOI:
    10.1061/(asce)be.1943-5592.0001625
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Journal of Bridge Engineering (ASCE)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu Fuyou;Yu Haiyan
  • 通讯作者:
    Yu Haiyan
Experimental Investigation on Glaze Ice Accretion and Its Influence on Aerodynamic Characteristics of Pipeline Suspension Bridges
釉面积冰及其对管道悬索桥气动特性影响的试验研究
  • DOI:
    10.3390/app10207167
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Applied Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yu Haiyan;Xu Fuyou;Zhang Mingjie;Zhou Aoqiu
  • 通讯作者:
    Zhou Aoqiu
Assessment of wind-induced nonlinear post-critical performance of bridge decks
桥面风致非线性后临界性能评估
  • DOI:
    10.1016/j.jweia.2020.104251
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF WIND ENGINEERING AND INDUSTRIAL AERODYNAMICS
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Zhang, Mingjie;Xu, Fuyou;Han, Yan
  • 通讯作者:
    Han, Yan
Numerical Simulation of Aerostatic Force Coefficients of Bridge Decks Using Continuous Torsional Motion Technique
采用连续扭转运动技术的桥面空气静力系数数值模拟
  • DOI:
    10.1061/(asce)as.1943-5525.0000896
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Aerospace Engineering
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Ying Xuyong;Xu Fuyou;Zhang Mingjie;Zhang Zhe
  • 通讯作者:
    Zhang Zhe
A new method for studying wind engineering of bridges: Large-scale aeroelastic model test in natural wind
研究桥梁风工程的新方法:自然风下大型气动弹性模型试验
  • DOI:
    10.1016/j.jweia.2020.104234
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Xu Fuyou;Ma Zhaoyu;Zeng Hua;Zhang Mingjie;Wang Xu;Wang Miaomin;Zhang Zhanbiao
  • 通讯作者:
    Zhang Zhanbiao

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

覆冰导线气弹模型舞动风洞试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    楼文娟;王昕;许福友
  • 通讯作者:
    许福友
识别桥梁断面18个颤振导数的3自由度耦合数值方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Structural Engineering
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    许福友;应旭永;张哲
  • 通讯作者:
    张哲
基于OpenFOAM的桥梁主梁断面静气动性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    应旭永;ZASSO Alberto;许福友;ARGENTINI Tommaso;Rocchi Daniele
  • 通讯作者:
    Rocchi Daniele
全桥气弹模型颤振导数识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    土木工程学报,Vol.40, No.7, 2007, pp49-54
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许福友;陈艾荣
  • 通讯作者:
    陈艾荣
两种求解可靠指标的实用算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张建仁;许福友
  • 通讯作者:
    许福友

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

许福友的其他基金

连续钢箱梁桥涡振自然风场试验与数值模拟研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    62 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大幅振动桥梁高阶自激力及气动参数研究
  • 批准号:
    51478087
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大跨桥梁非线性软颤振理论、试验与数值模拟研究
  • 批准号:
    51178086
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大跨度斜拉-悬吊协作桥施工期风振理论与试验研究
  • 批准号:
    50708012
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码