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陈政清

大跨度桥梁和结构的非线性分析和抗风研究

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姓名：陈政清
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担任导师情况：
学位：
学术头衔：

博士生导师
职称：-
学科领域：

桥涵工程
研究兴趣：大跨度桥梁和结构的非线性分析和抗风研究

个人简介

陈政清教授，1981年2月湖南大学应用力学专业毕业并获学士学位，1984年6月湖南大学固体力学专业硕士研究生毕业并获硕士学位，1987年12月西安交通大学固体力学专业博士研究生毕业并获工学博士学位，1991年10月～1992年11月在英国Glasgow大学研修桥梁工程，2002年9月～2003年3月美国Illinois大学(UIUC)土木系高级访问学者。1987年起在原长沙铁道学院（现中南大学）桥梁教研室工作，1993年破格晋升教授，1996年遴选为博士生导师，1996～2002年任长沙铁道学院研究生处处长，土木建筑学院院长。2002年9月起调入湖南大学，现为湖南大学土木工程学院教授，湖南大学风工程试验研究中心主任，中国土木工程学会桥梁与结构学会常务理事，湖南省人大常委会委员。1988年开始一直致力于大跨度桥梁和结构的非线性分析和抗风研究工作，主持包含国家自然科学基金在内的科研课题多项，发表论文60多篇。获国家科技进步二等奖一次，湖南省科技进步一等奖两次。他所提出的“双重非线性边界元方法”， “空间杆系结构大挠度问题内力分析的UL列式法”、“桥梁断面颤振导数识别的强迫振动法”、“桥梁三维颤振分析的多模态单参数搜索M-S法”以及“磁流变式拉索减振系统研究”等理论和方法在国外已被SCI，EI，ISTP，Sciencedirect等收录引用累计一百多次，以这些理论为基础开发的 “大跨度桥梁空间静动力非线性分析NACS程序” 在国内一系列悬索桥与斜拉桥重大工程中应用。开发安装的洞庭湖大桥拉索减振系统被Civil Engineering Magazine评价为世界上第一套应用磁流变阻尼器的智能控制系统，有效地抑制了拉索风雨振。

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2005-03-03

【期刊论文】斜科桥拉索风雨振观测及其控制

陈政清，王修勇，倪一清

土木工程学报，2003，36（6）：53～59，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

介绍了湖南岳阳洞庭湖大桥进行风雨振观测的情况，得到了拉索加速度时程曲线、拉索振动的加速度轨迹和共振频率；通过数值仿真和现场试验全面评估了磁流变阻尼器对拉索振动控制的性能，得出了阻尼器的安装位置、外部激励大小及阻尼器输入电压大小等参数对拉索系统各阶模态阻尼比的影响规律及磁流阻尼器的减振效果。结果显示在安装磁流变阻尼器后拉索系统的前三创模态阻尼比大大增加，并且存在一个优化电压，在该电压下能取得最大的模态阻尼比，表明磁流变阻尼器具有良好的减振性能。实际风雨振观测进一步验证了其良好的减振效果。

斜拉索,，风雨振,，磁流变阻尼器,，振动控制

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2005-03-03

【期刊论文】斜拉桥拉索磁流变阻尼器减振技术研究

陈政清，王修勇，倪一清，高赞明

中国公路学报，2003，16（2）：52～56，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

采用数值仿真和现场试验对磁流变阻尼器的减振性能进行了研究。数值仿真计算评估了磁流变阻尼器安装高度、外部激励、阻尼器输入电压等参数对拉索系统模态阻尼比的影响，结果表明磁流变阻尼器具有良好的阻尼可调特性，调节阻尼器的输入电压可以获得拉索系统的最佳模态阻尼比；现场试验表明，安装该阻尼器后，拉索系统的模态阻尼比提高3～6倍，并存在一优化电压，在该电压下模态阻尼比达到最大；实际风雨振时的现场观测结果显示，磁流变阻尼器具有很好的减振效果；拉索磁流变阻尼器减振技术已在岳阳洞庭湖大桥全桥实施，解决了该桥的风雨振问题。

桥梁工程，斜拉桥，数值仿真与试验，拉索减振，磁流变阻尼器

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2005-03-03

【期刊论文】数值模拟桥梁断面气动导数和颤振临界风速

陈政清，祝志文

，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

从描述流体绕运动的刚性断面流动的N-S方程出发，首先采用时间二阶Projection-2算法对控制方程作分裂步处理，得到的求解方程空间离散采用有限体积法，物面运动方式为自由度解耦的强迫振动，采用计算网格和刚性截面刚性连接、同步运动的动网格技术，数值模拟了振动的大带东桥绕流场，由计算的气动力按最小二乘法提取气动导数，最后计算了大带东桥的颤振临界风速。计算的大带东桥气动导数与风洞试验有很好的一致性，大带东桥颤振临界风速模拟值与风洞试验结果偏差很小，证明了本文数值方法的正确性和工程适用性。

桥梁空气动力学，气动导数，数值模拟，桥梁断面，颤振临界风速

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2005-03-03

【期刊论文】两节点曲线索单元精细分析的非线性有限元法

陈政清，杨孟刚

，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

本文从UL 列式的虚功增量方程出发，引入索的基本假定，推导出了两节点曲线索单元切线刚度矩阵的显式；同时根据索的特性还导出了精确计算索单元索端力的表达式，从而建立起了一套完整的对拉索进行精细分析的非线性有限元法。应用本文方法，可进行大跨度悬索桥、斜拉桥以及张拉结构等的非线性有限元分析计算。算例结果表明，本文方法是精确有效的。

索支承桥，张拉结构，非线性有限元，两节点曲线索单元

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2005-03-03

【期刊论文】大跨桥梁颤振自激力的强迫振动法研究

陈政清，于向东

，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

利用我们开发的国内第一个强迫振动法试验方法，研究了三种不同断面的桥梁颤振自激力特性和Scanlan提出的颤振导数理论的若干假定。研究表明，在实用风速范围内，颤振导数基本与测试频率、振幅无关；流线断面的自激力能基本符合Scanlan的线性假定，但钝体断面的自激力高次谐波分量大，明显具有对模型运动的非线性响应特征。

桥梁,，自激力,，颤振导数,，强迫振动法

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2005-03-03

【期刊论文】MR Damping System on Dongting Lake Cable-Stayed Bridge

陈政清， Z.Q. Chen a*， X.Y. Wang a， J.M. Ko b， Y.Q. Ni b， B.F. Spencer， Jr.c， G. Yang c

，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

The Dongting Lake Bridge is a cable-stayed bridge crossing the Dongting Lake where it meets the Yangtze River in southern central China. After this bridge was completed in 1999, its cables were observed to be sensitive to rain-windinduced vibration, especially under adverse weather conditions of both rain and wind. To investigate the possibility of using MR damping systems to reduce cable vibration, a joint project between the Central South University of China and the Hong Kong Polytechnic University was conducted. Based on the promising research results, the bridge authority decided to install MR damping systems on the longest 156 stay cables. The installation started in July 2001 and finished in June 2002, making it the world's first application of MR dampers on cable-stayed bridge to suppress the rain-windinduced cable vibration. As a visible and permanent aspect of the bridge, the MR damping system must be aesthetically pleasing, reliable, durable, easy to maintain, as well as effective in vibration mitigation. Substantial work was done to meet these requirements. This paper describes the implementation of MR damping systems for cable vibration reduction.

rain-wind-induced vibration,， cable vibration,， MR dampers,， vibration mitigation,， cable-stayed bridges

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2005-03-03

【期刊论文】在ANSYS中实现颤振时程分析的方法

陈政清，华旭刚，祝志文

中国公路学报，2002，15（4）：32～35，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

提出了一种在AN SYS中实现颤振时程分析的有限元模型和分析方法。该模型采用MA2TR IX27单元来模拟桥面主梁受到的自激力，依据刚度和阻尼等效的原则, 推导了该单元的刚度矩阵、阻尼矩阵与颤振导数之间的关系，然后对整个系统的运动方程进行数值积分来确定系统的响应，通过位移时程曲线来判断结构的颤振稳定性。最后，以一简支梁为例介绍了在ANSYS中颤振时程分析实现的过程，其分析结果与精确解、频域分析结果吻合很好。

颤振，时程分析， ANSYS

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2005-03-03

【期刊论文】洞庭湖大桥斜拉索减振试验研究*

陈政清，何旭辉，黄方林，王修勇，倪一清

振动工程学报，2002，15（4）：447～450，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

采用磁流变（MR）阻尼器对我国第一座三塔斜拉桥——湖南岳阳洞庭湖大桥斜拉索的减振问题进行了试验研究。内容包括：（1）设计试验装置；（2）不装阻尼器的斜拉索自由振动试验；（3）装有MR阻尼器的斜拉索自由振动试验。试验结果表明，安装MR阻尼器可显著提高斜拉索的模态阻尼比。通过模态阻尼比随MR阻尼器外加电压变化的关系，可得出拉索等效模态阻尼比的优化值，为实现拉索的有效减振提供了科学依据。

斜拉桥， MR 阻尼器，模态阻尼比，减振

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2005-03-03

【期刊论文】识别结构模态阻尼比的一种新方法

陈政清，黄方林，何旭辉，高赞明，倪一清

土木工程学报，2002，35（6）：20～24，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

提出一种新的由结构振动响应识别结构阻尼比的方法。对于单自由度振动系统，推导出响应历程与时轴所围各面积之间的确定性关系后，利用各面积之间的关系来确定自由衰减振动的阻尼比系数。与传统的对数衰减率法比较，它具有抗噪声干扰能力强、精度高、稳定性好及简便实用等特点。对于多自由度振动系统，先将结构上某测点的自由振动响应表达为一理论解析式x（t)，以eat相乘x（t），预给a初值范围，通过牛顿二分法（或黄金分割法）搜索a值，直至eatx（t）做等幅振荡，则该阶模态的各模参数得以确定。从总响应中扣除该阶模态对总响应的贡献后，重复这一过程，则可识别出响应信号中各阶模态的模态阻尼比。仿真计算与岳阳沿庭湖斜拉桥拉索实测试验结果表明了本文方法的有效性和实用性。

模态阻尼比,，参数识别,，斜拉桥,，拉索

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2005-03-03

【期刊论文】桥梁风致颤振临界状态的全域自动搜索法

陈政清，华旭刚

工程力学，2002，19（2）：68～72，-0001，（）：

-1年11月30日

摘要

本文进一步完善了桥梁风致颤振三维分析的多模态参与单参数搜索M-S法：实现了无量纲风速范围内多个可能颤振形态的全域自动搜索；构造了考虑结构阻尼的自动迭代法；分析过程不需任何人工干预。文末虎门桥算例展示了本文方法的优点：计算过程不需人工干预，计算结果稳定。改进后的方法已在作者开发的大跨度桥梁空间静动力分析NACS 程序的Windows版本中实现。桥梁设计人员可以直接应用NACS程序方便快捷地预测桥梁的颤振临界风速，也可供桥梁抗风研究应用

大跨度桥梁，有限元，颤振临界风速，全域自动搜索