大跨度桥梁结构和行车抗风安全的气动控制技术

2015年度国家技术发明奖二等奖。

主要完成人：葛耀君(同济大学)，宋 晖(中交公路规划设计院有限公司)，项海帆(同济大学)，王昌将(浙江省舟山连岛工程建设指挥部)，曹丰产(同济大学)，杨詠昕(同济大学)

本项目围绕重大研究计划的关键科学问题，开展大跨度桥梁结构风致动力灾变效应原型观测与验证的研究。首先，研究大跨度桥梁结构风致动力灾变效应原型观测系统；其次，分析原型观测数据研究桥梁结构风场特性和模型参数及风-雨耦合等效-相流模型；研究大跨度桥梁结构抖振和风雨振等风致动力灾变效应的原型验证方法，分析其一致性和差异性；突破风洞试验技术限制，研究基于整体模态和局部应变原型监测信息的大跨度梁结构气动力和气动参数识别方法，揭示气动力和气动参数的空间相关性、雷诺数效应和湍流尺度效应；发展桥梁结构风雨激振分析方法，揭示雨的作用机理；研究以原型观测的结构振动为边界条件的绕流场CFD数值计算子结构方法，揭示桥梁结构风致灾变及其控制的微观机理，为通过原型观测研究结构风致灾变机理提供有效的方法。本项目研究，将形成大跨度桥梁结构风致动力灾变效应原型观测的理论、方法、技术、系统和原始观测数据，具有重要的科学意义。

第1章 绪论……………………………………………………………………………………… 1

1.1 桥梁风工程研究的兴起………………………………………………………………… 1

1.2 特大型桥梁的建设热潮………………………………………………………………… 3

1.3 特大型桥梁抗风设计数值化技术……………………………………………………… 6

1.4 特大型桥梁抗风控制技术……………………………………………………………… 9

本章参考文献………………………………………………………………………………… 10

第2章 桥梁设计风参数……………………………………………………………………… 11

2.1 概述……………………………………………………………………………………… 11

2.2 平均风统计分析与概率描述…………………………………………………………… 12

2.2.1 极值分布参数估计………………………………………………………………… 12

2.2.2 逐步迭代估计法…………………………………………………………………… 14

2.2.3 极值分布拟合优化………………………………………………………………… 16

2.2.4 气象站与桥位风速相关性分析方法……………………………………………… 19

2.3 脉动风分析理论与风谱拟合…………………………………………………………… 21

2.3.1 脉动风特性分析…………………………………………………………………… 21

2.3.2 近地脉动风特性分析及风谱拟合实例…………………………………………… 23

2.3.3 重庆双碑大桥风参数统计分析…………………………………………………… 28

2.3.4 复杂地貌桥址风环境相关性技术应用实例……………………………………… 31

本章参考文献………………………………………………………………………………… 38

第3章 典型断面桥梁气动参数数据库及抗风性能快速评价……………………………… 40

3.1 概述……………………………………………………………………………………… 40

3.2 桥梁气动参数数据库架构……………………………………………………………… 40

3.2.1 主梁气动参数数据库……………………………………………………………… 40

3.2.2 桥塔(墩)气动参数数据库………………………………………………………… 432100433B