大跨度桥梁气动参数及耦合抖振的理论与试验研究

首先，通过节段模型风洞试验识别典型桥梁断面的气动导纳等参数，并测量脉动风和抖振力沿跨向的空间相关性。其次，基于桥梁断面气动导纳和抖振力空间相关性等参数的风洞试验识别结果，发展能考虑实测抖振力空间相关性的大跨度桥梁耦合抖振响应分析方法，开发出相应的计算机程序。然后，应用桥梁抖振响应分析方法和全桥气弹模型风洞试验对大跨度桥梁的抖振机理进行研究，并验证耦合抖振理论分析方法的可靠性和适用性。通过与传统抖振 2100433B

由沈新普教授和黄志强副教授等所撰写的《混凝土断裂的理论与试验研究》一书是一本理论与试验并重的专著，书中介绍了利用层间界面准断裂力学和连续介质的弹性理论，采用物理试验、细观力学方法、数值计算方法和解析方法，深入研究了混凝土材料及混凝土结构的断裂失效问题。所得出的理论模型及试验结果可用于混凝土大坝等复杂且重要的混凝土结构的力学分析中，为这类工程结构的设计、施工和维护等提供参考。

本书是一本很有特色的专著，不仅具有重要的理论意义而且具有广泛的应用前景。本书主要有以下创新：

(1)结合混凝土准脆性断裂力学和固体塑性理论，提出了一种“分段线性塑性本构模型”，建立了考虑界面裂缝中的渗透水压影响的塑性加载条件。

(2)采用白光散斑数字成像技术，研究了混凝土试件在复合荷载作用下断裂的演化过程。

(3)采用数值方法，研究了给定尺寸的混凝土结构中损伤过程区的长度及其演化规律。2100433B

大跨桥梁风致大幅振动可诱发明显高阶自激力，进而反馈影响气动稳定性。以往大幅简谐、单自由度、强迫振动风洞试验方法，难以真实模拟模态耦合效应和高阶自激力对振动反馈效应。本课题提出可实现大幅、非简谐、耦合、强迫振动数值模拟方法；发展计入自激反馈效应、分析颤振(驰振)后状态的自由振动数值模拟方法；研发可实现大幅自由振动风洞试验的新型装置；提出高阶气动参数的实用识别方法。采用新提出、发展的数值模拟方法及风洞试验装置，全面研究典型桥梁二维节段模型和三维气弹模型在不同振幅、折算风速、平均攻角、模态参数等条件下高阶自激力、非线性气动参数和颤振(驰振)后状态特性。融合数值模拟及风洞试验获得的流场、压力场、空间振动信息，研究高阶自激力主要影响因素，揭示其对颤振(驰振)的作用机制。最终在桥梁高阶自激力的数值模拟技术、风洞试验方法、非线性气动参数识别理论、颤振(驰振)后状态风洞试验和数值模拟方法等方面取得突破。

本课题以紊流风场中获取桥梁结构气动参数的随机振动识别方法为主要内容。围绕这一主题，对气动参数随机识别的核心算法、仿真研究、桥梁节段模型气动导数和气动导纳识别的风洞试验研究、气动参数之间的关系等方面展开详细研究。首先，在传统随机子空间方法基础上，提出了改进随机子空间方法，数值仿真结果表明该方法有助于提高模态振型的识别精度，进而提高气动导数的识别精度。其次，基于气动导数（或阶跃函数）与气动导纳之间的近似关系，提出一套新的识别方法用来获取完整的气动导纳函数。该方法秉承了利用紊流风场中桥梁节段模型抖振响应同时识别气动导数和气动导纳这一基本思路，因此具有风洞试验简单易行、风场对结构的作用更符合实际工作状态等优点。最后，以几种典型桥梁断面为例，验证了本课题所提出方法的可行性。 2100433B