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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5

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11

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 脉动风特性与风谱拟合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研究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评价41

3.1 概述41

3.2 桥梁气动参数数据库架构41

3.2.1 主梁气动参数数据库41

3.2.2 桥塔（墩）气动参数数据库44

3.3 典型断面桥梁抗风性能数值评价46

3.3.1 风速计算47

3.3.2 风荷载计算48

3.3.3 动力特性计算49

3.3.4 抗风稳定性验算49

3.4 马鞍山长江公路大桥抗风性能数值评价示例52

3.4.1 工程简介52

3.4.2 桥位边界层风特性52

3.4.3 颤振稳定性评价53

3.4.4 静风稳定性评价54

本章参考文献55

第4章 桥梁气动参数识别的数值风洞技术56

4.1 概述56

4.2 LB方法控制方程及LB并行计算模型56

4.2.1 Lattice Boltzmann方程56

4.2.2 D2Q9离散模型59

4.2.3 LB方法的并行计算过程及并行算法设计60

4.3 桥梁结构气动参数数值识别的LB方法62

4.3.1 气动力计算方法62

4.3.2 特殊边界格式63

4.3.3 LB湍流松弛时间模型67

4.3.4 LB动网格气弹模拟模型71

4.3.5 桥梁结构气动参数的数值识别方法75

4.4 桥梁结构数值风洞模拟软件研发78

4.4.1 基于面向对象的LB并行计算软件研发78

4.4.2 桥梁结构数值风洞模拟软件的计算流场79

4.4.3 BridgeFluent软件界面及功能79

4.5 典型钝体绕流数值风洞模拟82

4.5.1 圆柱绕流数值模拟82

4.5.2 方柱绕流数值模拟84

4.6 桥梁结构数值风洞模拟85

4.6.1 箱形截面梁数值风洞模拟85

4.6.2 H形截面梁数值风洞模拟94

4.6.3 分体双箱梁数值风洞模拟99

4.6.4 桥塔结构数值风洞模拟108

本章参考文献111

第5章 桥梁多模态耦合颤振分析的能量法116

5.1 概述116

5.2 桥梁多模态耦合颤振分析的运动方程116

5.2.1 桥梁颤振基本方程116

5.2.2 结构等效自激节点力列向量的计算117

5.2.3 系统颤振状态空间方程120

5.3 桥梁多模态耦合颤振分析的能量方法121

5.3.1 状态向量精细时程积分121

5.3.2 系统颤振稳定性的能量判别法121

5.3.3 全桥三维多模态耦合颤振分析123

5.3.4 颤振分析中几点策略123

5.4 桥梁多模态耦合颤振分析的程序开发124

5.4.1 桥梁三维多模态颤振分析中对非线性效应的考虑124

5.4.2 主梁单元有效攻角的计算124

5.4.3 多模态颤振分析的流程图125

5.5 桥梁多模态耦合颤振分析实例125

5.5.1 英国塞文桥126

5.5.2 虎门大桥129

5.5.3 伶仃洋跨海大桥方案132

5.6 结论139

本章参考文献139

第6章 桥梁多模态耦合抖振内力分析的虚拟激励法141

6.1 概述141

6.2 桥梁多模态耦合抖振运动方程141

6.3 基于虚拟激励法的桥梁多模态耦合抖振内力分析方法142

6.3.1 保留模态外高频模态拟静力效应的考虑142

6.3.2 结构抖振内力响应分析的虚拟激励法143

6.4 桥梁多模态耦合抖振内力分析的程序开发145

6.4.1 桥梁抖振分析中对非线性效应的考虑145

6.4.2 主梁单元有效攻角的计算145

6.4.3 桥梁多模态耦合抖振内力分析的流程图146

6.5 桥梁多模态耦合抖振内力分析实例147

6.5.1 西堠门大桥桥塔抖振内力分析147

6.5.2 青马大桥抖振内力分析153

本章参考文献159

第7章 斜风下桥梁抖振时域分析方法161

7.1 概述161

7.2 基本假定161

7.3 斜风下的坐标系及斜片条上的气动力162

7.3.1 斜风下的坐标系定义162

7.3.2 结构单元斜片条上的气动力定义163

7.3.3 坐标系之间的转化矩阵164

7.3.4 风速分量及方向166

7.4 抖振响应时域分析方法166

7.4.1 斜风作用下桥梁运动控制方程167

7.4.2 斜风作用下抖振力167

7.4.3 斜风作用下的自激力171

7.4.4 基于Newmark-β法的抖振运动方程求解175

7.4.5 斜风作用下桥梁抖振时域分析程序开发176

7.5 香港青马大桥台风森姆期间实测数据177

7.5.1 香港青马大桥及WASHMS系统简介177

7.5.2 台风森姆数据获取及处理178

7.5.3 台风森姆期间主梁加速度实测数据179

7.6 香港青马大桥抖振响应分析及实测结果对比180

7.6.1 桥梁模型180

7.6.2 主梁斜片条的气动特性180

7.6.3 等效湍流风速的模拟182

7.6.4 主梁加速度响应时程对比185

7.7 小结188

本章参考文献188

第8章 桥梁抗风气动控制技术190

8.1 概述190

8.2 气动翼板控制桥梁颤振的能量机理191

8.2.1 作用在主梁和气动翼板上的气弹自激力191

8.2.2 气流由气动翼板输入系统的能量193

8.2.3 算例195

8.3 气动翼板沿桥跨布置的合理模式197

8.3.1 安装气动翼板的主梁单元气动刚度与阻尼矩阵197

8.3.2 安装气动翼板的桥梁颤振稳定性分析198

8.3.3 算例199

8.4 青州航道桥初步设计方案抗风性能研究200

8.4.1 桥梁设计方案概况200

8.4.2 结构动力特性分析201

8.4.3 原始方案主梁节段模型颤振性能风洞试验结果201

8.4.4 原始方案主梁节段模型涡振性能风洞试验结果202

8.4.5 安装气动翼板的主梁节段模型风洞试验研究203

8.4.6 气动翼板对阻尼的影响分析204

8.5 坝陵河大桥抗风性能研究206

8.5.1 桥梁设计方案概况206

8.5.2 钢析加劲梁抗风设计207

8.5.3 结构动力特性分析208

8.5.4 节段模型风洞试验208

8.5.5 斜风作用下的节段模型风洞试验210

8.5.6 全桥气弹模型风洞试验213

8.5.7 极端气候环境下的大桥抗风安全性能216

8.6 琼州海峡公路桥梁方案抗风性能研究220

8.6.1 琼州海峡公路桥梁方案及抗风设计风参数220

8.6.2 结构动力特性分析221

8.6.3 主梁节段模型风洞试验研究223

8.6.4 分体式钢箱梁的格栅结构涡振控制机理227

8.7 主动气动控制翼板研究228

8.7.1 作用在整个主梁单位长度上的气弹自激力229

8.7.2 翼板主动扭转振动参数的选取231

8.7.3 算例234

本章参考文献236

索引239