本项目得到国家自然科学基金重大研究计划重点项目《大跨度桥梁结构风致动力灾变的原型监测与验证（编号90815022）》、优秀青年基金《地震工程、城市与生命线工程防灾(编号51222808)》、面上项目《高架桥梁强震非线性损伤破坏及抗震性能研究(编号50878071)》、《大跨悬索桥桥塔复杂绕流场影响区吊索大幅风致振动的机理与控制(编号51378153 )》，青年基金《城市高架桥梁碰撞机理分析及智能控制研究(编号50408011)》、《大跨度桥梁斜拉索风致振动边界层仿生控制研究(编号51008093)》的资助，项目的研究从2005年1月至2014年12月。 桥梁在长期复杂环境服役过程将遭受地震、台风、腐蚀、波浪等多种长期和极端自然灾害作用，严重影响结构的服役安全。本项目针对桥梁在多灾害作用下的服役安全，研究了结构在地震和风及其关联灾害作用下的理论分析和数值模拟方法，揭示了单灾种和多灾害作用下桥梁结构的灾害效应及破坏机制，研发了多种新型桥梁结构振动控制装置及系统并应用于实际工程，为保障桥梁结构在多灾害作用下的服役安全提供了技术支撑。 本项目主要包括以下三个创新性成果： 1.桥梁的地震作用及其多灾害效应分析理论和方法 发现了经典碰撞模型参数理论计算方法用于桥梁地震碰撞分析时存在的重大问题及其力学机理，提出了经典碰撞模型的碰撞刚度和碰撞阻尼参数识别优化算法及二维点面碰撞力学模型，建立了桥梁地震碰撞分析方法并揭示了破坏机理；研究了近海桥梁在腐蚀作用下的性能退化规律及腐蚀损伤桥梁的抗震性能评估方法；提出了地震引发海啸的基于内域波动方程时空解耦的传播快速数值模拟方法，研究了海啸对近海桥梁波浪力作用的流固相互作用机理及损伤破坏特征。 2.大跨桥梁风致振动及其多灾害效应分析理论和方法 揭示了风速剖面是超长斜拉索高阶多模态涡激振动的机理，提出了斜拉索多模态涡激振动涡脱频率预测方法；揭示了吊索的桥塔尾流致大幅振动是桥塔尾流旋涡脱落和高湍流度诱发的机理，并发现该振动存在"软锁定"机制；揭示了分离式双箱梁涡激振动是由开槽处和尾流附近发生分离诱导的机理；研发了斜拉索风雨激振水膜/水线超声监测方法，揭示了风雨激振时水线沿斜拉索表面轴向与周向三维空间动力特性及频谱特征，及绕流场流动分离与失稳、尾流及轴向流特征，研究成果已成为国内外学者检验其数值模拟结果准确性的标准；研究了风暴潮引发的巨型波浪作用下近海桥梁的流固相互作用机理及波浪力计算方法；研究了深水大跨度航道桥在风-浪耦合作用下桥塔的振动特征，揭示了桥塔结构在风-浪多灾害耦合作用下的振动机理。 3.桥梁结构振动控制技术 提出了高架桥梁地震碰撞与落梁的磁流变半主动控制理论和方法，研究了形状记忆合金丝和形状记忆橡胶的碰撞和落梁控制理论和方法；提出了大跨桥梁斜拉索和箱梁在风荷载作用下的主/被动吸气流动控制方法和仿生流动控制方法，实现了结构的绕流场控制；发现了实施流动控制后结构绕流场流动分离点后移和流动分离延迟的现象，且结构尾流由非对称流态转变为对称流态；揭示了流动控制结构气动力脉动值显著降低、风致振动幅值减小的机理；研制开发了可调阻尼蓄能式调谐质量阻尼器、斜拉索外置式竖向减振装置、吊杆减振防护装置、分离式箱梁涡激振动控制等新型桥梁结构减振控制装置和系统。 上述研究成果在《Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics》，《Journal of Fluids and Structures》，《Journal of Bridge Engineering-ASCE》，《Journal of Earthquake Engineering》等国际期刊和会议发表论文50余篇，其中SCI检索14篇， Springer出版社出版书稿2章节；获发明专利4项、实用新型专利2项；研究成果成功应用于南京长江三桥、天兴洲长江大桥、宁波清水浦大桥、黄冈公路长江大桥、九江长江大桥和忠县长江大桥等国内大型桥梁的减振控制。 项目组成员担任国际结构控制与监测学会理事长，中国振动工程学会结构抗振控制与健康监测分会理事长、秘书长、青年委员会理事长，中国公路学会桥梁与结构工程分会第八届理事会副理事长、常务理事和理事。

哈尔滨工业大学

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