(1)方向研究背景
截至2021年底,全国高速公路总里程达到16.9万公里,高速铁路也突破了4万公里,稳居世界第一。预计到2035年,全国高速公路通车里程将超过20万公里,高速铁路也将突破7万公里。随着我国高速公路和高速铁路的高速发展,我国大跨度桥梁建设也取得了举世瞩目的成就,已建成的大跨度桥梁就超过百余座,成为世界第一桥梁大国,目前大桥建设正在不断向西部山区、东部丘陵地区延伸。这些地区的风场更加恶劣和复杂,严重威胁着大桥结构和桥上行车安全。因此,研发复杂风场下大跨桥梁及桥上行车安全协同防控关键技术,对保障大跨桥梁安全服役和运营具有重要意义。
(2)主要研究内容
① 针对复杂风场下大跨桥梁的抗风安全及桥上行车安全问题,基于现场实测数据和机器学习算法,建立桥址区复杂风场高精度预测方法;
② 依托风洞试验和计算流体动力学理论,研发桥梁气动参数识别与荷载精细化建模技术,提出桥梁非线性气动响应预测方法;
③ 结合风-车-桥耦合振动精细化模型和代理模型方法,发明车-桥耦合振动系统的高效算法,提出桥上行车安全快速评估方法;
④ 综合运用机械措施和流动控制措施,研发桥梁风致振动和桥上行车安全的协同控制装备,提升强风环境下大跨桥梁服役寿命。
(3)研究基础
围绕大跨桥梁抗风和风-车-桥耦合振动研究,积累了深厚的研究基础,相关学术成果获国家科技进步二等奖1项、省部级奖励4项,授权国家发明专利20余件,发表高水平论文200余篇,出版专著2部。同时,拥有大型边界层风洞实验室,其中低风速试验段规模在我国同类型风洞中位居第四位,为项目顺利开展提供了良好的试验条件。