吴长青
- 作品数：7 被引量：85H指数：6
- 供职机构：湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金海南省自然科学基金更多>>
- 相关领域：交通运输工程建筑科学机械工程更多>>
- 悬索桥静风扭转发散的影响因素研究被引量：10
- 2016年
- 基于索-梁体系广义模型揭示了主缆系统刚度退化是导致大跨度悬索桥静风扭转发散的主要原因.研究了主缆和桥塔的变形对悬索桥刚度退化的影响.理论分析表明,主缆的竖向运动对系统的扭转刚度影响至关重要,当任何一条主缆向上的竖向位移足够大时,主缆将处于松弛状态,进而导致系统的扭转刚度急剧下降.因此,主缆竖向运动引起的刚度退化是大跨度悬索桥发生静风扭转发散的关键原因.本文的研究还表明主缆的侧向位移和两座桥塔塔顶之间沿桥轴方向的相对变位对主缆的刚度退化起延缓作用,从而提高临界竖向位移.此外,紊流对扭转发散的影响不容忽视,紊流明显降低了桥梁结构的静风扭转稳定性.本文的理论成果可以尝试性地解释西堠门大桥非线性有限元分析的数值结果.
- 吴长青张志田陈政清
- 关键词：悬索桥刚度退化有限元分析静风
- 悬索桥的静风扭转发散有限元精细化分析被引量：6
- 2016年
- 基于大跨度悬索桥刚度退化及静风扭转发散的机理,选取了两个评价标准分别用以判断均匀流场和紊流场中悬索桥的刚度退化情况.在均匀流场中,由于主缆的变形形态与演变规律都很简单,因此可以选取主缆中点的竖向位移作为评价刚度退化及扭转发散的标准.当主缆中点向上的竖向位移恰好使其应力松弛时,结构将会出现扭转发散现象,这一竖向位移称为临界竖向位移.然而,在紊流场中,紊流中的脉动成分往往会引起结构显著的多模态耦合叠加的复杂响应.此时,前述的标准不再适用.为此,本文提出了一种基于识别时域范围内主缆长度的方法,即在时域范围内,当任意一条主缆的长度的最小值达到或十分接近无应力长度时,主缆将软化进而引起间歇式扭转发散.静、动力有限元分析表明,上述方法可以较好地解释大跨度悬索桥在不同流场中的扭转发散现象.
- 吴长青张志田
- 关键词：悬索桥刚度退化有限元分析
- π型叠合梁颤振试验及数值研究被引量：5
- 2021年
- 基于某π型叠合梁断面进行了颤振试验及颤振导数试验,试验结果表明断面的颤振形式是极限环振动(LCO)而非发散振动;分析了断面的后颤振极限环及频率演变特性;采用了基于阶跃函数的后颤振自激力模型并通过试验验证了其在计算颤振临界风速及后颤振幅值方面的精度及可靠性,进一步分析了数值计算和试验两者之间产生误差的成因;对比分析了几何非线性在后颤振数值计算中的作用;采用伪稳态自激力分离法解决平均风荷载重复计入的问题;研究了在+3°攻角下不同结构阻尼比对π型断面颤振临界风速及后颤振幅值演变的影响,研究表明π型断面的颤振和后颤振对结构阻尼具有较大的依赖性。数值计算结果表明,采用阶跃函数自激力模型成功地实现了平均风效应及几何非线性的时域分析,为分析大跨径桥梁的非线性后颤振性能提供理论依据及求解策略。
- 汪志雄张志田吴长青郄凯
- 关键词：风洞试验阶跃函数极限环
- 平均风与气弹效应一体化的桥梁非线性后颤振分析被引量：7
- 2018年
- 提出了一种一体化考虑平均风效应与非线性气弹效应的桥梁后颤振时域数值算法。引入多阶段阶跃函数的概念来描述断面不同运动振幅状态下的气弹性能,即模拟了随振幅演变的非线性气弹效应。后颤振时域算法的实现需要解决两大基本问题:不同阶段的阶跃函数之间的平滑切换以及平均风效应与气弹效应之间的有效融合。为了避免不同阶段阶跃函数突然切换所引起的非物理瞬态响应,采取了平行激励的求解策略,即所有阶段的阶跃函数同时并独立地参与气动自激力的计算,得到各个阶段对应的气动自激力,任意时刻的气动自激力则通过对某相邻的两个阶段的气动自激力进行插值得到。此外,引入伪稳态效应分离法,解决了平均风荷载与气弹效应之间的不相容问题。数值算例分析表明,提出的数值算法成功地实现了一体化考虑平均风效应与非线性气弹效应的时域分析,也为大跨度桥梁的非线性后颤振性能及强健性分析提供了理论基础与求解思路。
- 吴长青张志田
- 基于Küssner函数的不同气动导纳模型对大跨桥梁抖振响应的影响被引量：8
- 2019年
- 采用Küssner类型函数对抖振力以及气动导纳在时域内进行模拟。对某大跨度悬索桥初步设计方案进行了风洞试验,得到该桥梁加劲梁断面的气动导纳。以试验气动导纳以及基于二维薄机翼理论的Sears气动导纳为基础进行了参数识别,得到相应的Küssner函数参数值。根据识别得到的Küssner函数,分别在时域内计算了考虑Sears气动导纳、试验气动导纳以及不考虑导纳时的抖振位移响应。分析结果表明采用Küssner函数法可灵活地将频域内的气动导纳转换为时域函数,从而便于考虑各类非线性后进行动力有限元分析。数值算例结果表明,当不考虑气动导纳时会得到显著偏大的抖振结果。考虑气动导纳时,基于Sears函数的抖振响应又明显高于基于试验导纳的抖振响应。因此,即使是对于采用类平板扁平箱梁的大跨度桥梁,其抖振响应分析宜采用试验测得的气动导纳代替广泛应用的Sears函数。
- 张志田陈添乐吴长青
- 关键词：桥梁抖振时域气动导纳
- π型开口截面斜拉桥弯扭耦合涡激共振及气动减振措施研究被引量：16
- 2021年
- 针对某大跨径π型叠合梁斜拉桥的气动性能,利用刚性节段模型针对其成桥状态展开了系统的风洞试验研究。试验结果表明,该桥主梁在设计风速范围内存在明显的竖弯及扭转耦合涡激共振现象,即使将竖弯以及扭转阻尼比提高到1%左右,仍然存在明显的涡激共振现象并且振幅超过规范限值。频谱分析表明,该桥主梁断面的竖弯和扭转耦合涡激共振的频率是一致的,其涡振“锁定”的频率接近竖向固有频率。探讨分析了主梁断面的弯扭耦合共振频率特性及成因。通过风洞试验对包括中央稳定板、边稳定板以及导流板在内的一系列气动减振措施进行了参数化的研究,并提出了最优的减振方案,有效抑制了该桥的涡激共振现象。研究成果可为类似桥梁断面涡激共振减振设计提供参考。
- 汪志雄张志田郄凯吴长青
- 关键词：斜拉桥弯扭耦合涡激共振抑振措施频率特性
- 抗风缆对人行悬索桥动力特性和静风稳定性的影响被引量：41
- 2017年
- 悬索桥可通过设置抗风缆来提高其结构的抗风稳定性。为了解抗风缆不同布置形式和水平张力对人行悬索桥自振频率和扭转发散临界风速的影响,以某新建人行悬索桥为例,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,分别计算抗风缆与水平面夹角为0°、45°、90°3种布置形式和水平张力为2.77,3.27,3.77,4.27 MN 4种工况下该桥的关键振型频率和静风扭转发散临界风速,分析其动力特性和静风稳定性。结果表明:设置抗风缆可以提高人行悬索桥各关键振型的频率;抗风缆的3种布置形式对加劲梁的侧弯、竖弯频率提高幅度较大,而对扭转频率的提高幅度相对较小;随着抗风缆水平张力的增加,人行悬索桥各关键振型的频率均有所增加但增幅很小;设置抗风缆可以显著增强人行悬索桥的静风稳定性能,提高其扭转发散临界风速;在一定范围内,增加抗风缆的水平张力对扭转发散临界风速的提升并不明显。
- 吴长青张志田吴肖波
- 关键词：悬索桥人行桥动力特性静风稳定性有限元法
