强风作用下桥上行车安全保障关键技术及应用-东南大学(共7页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上强风作用下桥上行车安全保障关键技术及应用提名单位：詹天佑科学技术发展基金会提名奖种：国家科学技术进步奖提名意见：强风是引发车辆运行安全事故的主要气象灾害之一。由于桥梁结构柔、离地高度大，车辆与桥梁之间动力相互作用显著，强风作用下车桥系统气动干扰效应复杂，桥上车辆的行驶安全问题较地面更为突出。因强风导致车辆限速、限行甚至行车安全事故在世界范围内时有发生，轻则路网中断，重则车毁人亡，社会影响极大。该项目结合国家高铁和公路网络及城轨交通快速发展的重大需求，对强风作用下桥上行车安全气动保障关键技术及应用开展深入系统的研究，研发了静止/移动车-桥系统气动耦合特性识别关键技术，首次建立了桥上典型车辆气动力模型；率先考虑了风的非平稳特性、气动力耦合、抖振力空间相关性、驾驶员行为和多参数随机性等影响，发展了公路、铁路、轻轨及公铁两用桥梁的风-车-桥系统耦合振动分析理论；建立列车外形、风屏障高度/形状/位置等设计参数优化匹配准则，提出考虑风屏障、车辆和桥梁等多目标的协同抗风设计方法。该项目获国家发明专利18项，实用新型专利21项，软件著作权12项；发表学术论文111篇，获湖南省科技进步一等奖1项。对照国家科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。项目简介:强风是引发车辆运行安全事故的主要气象灾害之一。相比平地路基，桥梁结构柔、离地高度大，车辆与桥梁之间动力相互作用显著，强风作用下车桥系统气动干扰效应复杂，桥上车辆的行驶安全问题较地面更为突出。因强风导致车辆限速、限行甚至行车安全事故在世界范围内时有发生，轻则路网中断，重则车毁人亡，社会影响极大。项目组经过近20年的理论和技术创新，在公路和轨道交通移动车-桥风洞试验新技术、风车桥耦合振动理论分析新方法、车桥系统气动防风新装置及工程应用取得了突破性成果。授权发明专利18项、实用新型专利21项、软件著作权12项，发表论文111篇，出版专著/教材2部，被评价为“达到国际领先水平”、“突破性进展”，主要研究成果纳入高速铁路设计规范，获湖南省科技进步一等奖1项。主要成果已应用于40余座受强风影响的东南沿海及西部山区铁路、公路及城轨重大桥梁，有力保障了强风作用下车-桥系统的运营安全，社会和经济效益显著。客观评价:本项目利用联合攻关与集成创新等手段，研发了静止/移动车辆-桥梁系统气动耦合特性识别新技术，建立了强风作用下公路和轨道交通车-桥系统耦合振动精细化分析方法，形成了强风作用下桥上行车安全的综合保障技术，成功解决了强风下桥上行车安全和运营实践中的一系列难题，项目整体技术达到国际领先水平。1、科技鉴定与评价意见中国铁道学会组织的科学技术成果评价认为：“研究成果总体上达到国际先进水平，其中移动车-桥风洞实验系统和百叶窗新型风屏障结构居国际领先水平”。2、科技查新教育部科技查新工作站（Z11）查新报告表明，“新技术的创新性与先进性在国内外专利及文献中均未见报道”。3、科技奖励（1）2017年度湖南省科技进步一等奖推广应用情况该项目研究自2002年开始，秉着“边研究、边出成果、边应用”的原则，部分研究成果早在2004年便已开始推广应用。截至2015年底，项目技术成果已在武广高铁天兴洲长江大桥、京沪高速铁路大胜关长江大桥、重庆菜园坝长江大桥、武汉沌口长江大桥等40余座大跨度桥梁得到应用，保证了桥上车辆运行的安全性与舒适性，取得了显著的社会、环保与经济效益，表明项目技术成果具有广阔的推广应用前景。主要知识产权证明目录知识产权（标准）类别知识产权（标准）具体名称国家（地区）授权号（标准编号）授权（标准发布）日期证书编号（标准批准发布部门）权利人（标准起草单位）发明人（标准起草人）发明专利（标准）有效状态发明专利一种U形风洞试验列车加速系统中国ZL2012 .62015年3月25日第号中南大学；高速铁路建造技术国家工程实验室何旭辉, 余志武,李玲瑶,王汉封, 黄志辉,冉瑞飞,赖慧蕊有效发明专利一种移动列车无线动力测试系统中国ZL4.32016年1月20日第号中南大学；高速铁路建造技术国家工程实验室何旭辉,刘应龙，余志武，冉瑞飞，杜风宇，叶 剑有效发明专利用于高速铁路桥梁的组合式风屏障中国ZL 2014 .72016年06月08日第号中南大学；高速铁路建造技术国家工程实验室何旭辉，叶剑，邹云峰，王汉封，史康，周佳有效发明专利用于车行桥梁的自适应风屏障中国ZL2.52018年06月15日第号中南大学；中国铁路总公司；高速铁路建造技术国家工程实验室何旭辉，柏 宇，邹云峰，方东旭，代雪炜，李欢，王汉封有效发明专利耗能挡风墙中国ZL2015 .02018年03月13日第号中南大学；高速铁路建造技术国家工程实验室何旭辉, 邹云峰, 叶祎有效发明专利移动车辆气动力测试装置中国ZL5.92015年04月15日第号长沙理工大学韩艳，蔡春声，张建仁，罗昆，李春光，殷新锋，王武生，陈政清，李传习，胡揭玄有效发明专利用于组合节段模型气动力同步分离的模拟装置中国ZL0.42017年07月25日第号中南大学；高速铁路建造技术国家工程实验室邹云峰，何旭辉，李 欢，贺 俊，周 佳有效发明专利一种区间风谱模型的建立方法中国ZL 2.X2014年09月10日第号东南大学王浩,程怀宇，郭彤，吴明明，王龙花有效软件著作权高速铁路桥梁-列车-风耦合系统动力分析软件中国2012SR2011年05月30日软著登字第号郭文华；刘海涛；陈代海；司学通有效软件著作权非平稳激励下车桥耦合随机振动分析中国2018SR2017年08月01日软著登字第号中南大学；中国铁路总公司有效主要完成人情况1. 何旭辉，排名1行政职务：副院长技术职称：教授工作单位：中南大学完成单位：中南大学 对本项目技术创造性贡献：对创新点1、2、3做出创造性贡献。2. 韩艳，排名2行政职务：副院长技术职称：教授 工作单位：长沙理工大学 完成单位：长沙理工大学 对本项目技术创造性贡献：对创新点1、2、3做出创造性贡献。3. 邹云峰，排名3行政职务：技术职称：讲师 工作单位：中南大学 完成单位：中南大学 对本项目技术创造性贡献：对创新点1、2、3做出创造性贡献。4. 郭文华，排名4行政职务： 技术职称：教授 工作单位：中南大学 完成单位：中南大学 对本项目技术创造性贡献：对创新点2做出创造性贡献。5. 王浩，排名5行政职务：技术职称：教授 工作单位：东南大学 完成单位：东南大学 对本项目技术创造性贡献：对创新点1做出创造性贡献。6. 苏伟，排名6行政职务：总工程师技术职称：教授级高工 工作单位：中国铁路设计集团有限公司 完成单位：中国铁路设计集团有限公司 对本项目技术创造性贡献：对创新点3做出创造性贡献。7. 李龙安，排名7行政职务：副院长技术职称：教授级高工 工作单位：中铁大桥勘测设计院集团有限公司 完成单位：中铁大桥勘测设计院集团有限公司对本项目技术创造性贡献：对创新点3做出创造性贡献。8. 敬海泉，排名8行政职务：技术职称：讲师 工作单位：中南大学 完成单位：中南大学 对本项目技术创造性贡献：对创新点3做出重要贡献。9. 文望青，排名9行政职务：集团副总工程师技术职称：教授级高工 工作单位：中铁第四勘测设计院集团有限公司 完成单位：中铁第四勘测设计院集团有限公司 对本项目技术创造性贡献：对创新点1、3做出重要贡献。10. 刘堂红，排名10行政职务： 技术职称：教授 工作单位：中南大学 完成单位：中南大学 对本项目技术创造性贡献：对创新点3做出重要贡献。主要完成单位及创新推广贡献本项目完成单位共计7家：中南大学、中铁大桥勘测设计院集团有限公司、中国铁路设计集团有限公司、长沙理工大学、中铁第四勘察设计院集团有限公司、东南大学、高速铁路建造技术国家工程实验室。中南大学为本项目的主要研发单位，负责本项目总体规划和技术路线安排，组织本项目的计划于实施，并对研究成果进行全面审定，负责本课题整体成果的推广与应用。中铁大桥勘测设计院集团有限公司组织本项目的计划与实施，并负责本项目的成果总结。中国铁路设计集团有限公司完成东南沿海台风区高铁桥梁抗风设计研究，并推广本项目研究成果实际工程应用。长沙理工大学、东南大学和高速铁路建造技术国家工程实验室为本项目主要参与研发单位；中铁第四勘察设计院集团有限公司利用本项目研究成果完成台风区大跨高铁桥梁的抗风设计及结构设计，并推广本项目研究成果实际工程应用。完成人合作关系说明本项成果主要由中南大学何旭辉、邹云峰、郭文华、敬海泉、刘堂红，长沙理工大学韩艳，东南大学王浩，中国铁路设计集团有限公司苏伟，中铁大桥勘测设计院集团有限公司李龙安，中铁第四勘察设计院集团有限公司文望青等人共同完成。项目组成员长期从事桥梁工程科研和建设（设计、施工、管理）工作，有长期稳定的合作关系，对强风作用下桥上行车安全保障理论、技术及应用进行了持续深入的研究。合作完成人何旭辉、邹云峰、郭文华、敬海泉、刘堂红同为中南大学教师，属同一单位，同一课题组，完成人共同完成项目，合著论文，具有共同知识产权，共同获得2017年度湖南省科技进步一等奖。主要完成的工作包括：提出了静止/移动车-桥系统气动耦合特性识别关键技术方法，解决了风-车-桥系统理论分析难以试验验证的技术难题；建立了强风作用下桥上运行车辆倾覆的分析模型，并提出了考虑车桥气动相互干扰的倾覆系数计算公式；提出了桥上典型高速列车安全运行车速和风速指标体系；基于风屏障气动综合优化结果，给出了桥上典型风屏障最优结构形式和设计参数；提出了多种新型风屏障，为自适应风屏障的实现提供了途径。合作完成人韩艳，系长沙理工大学教授，长期从事桥梁风工程、公路风-车-桥耦合振动等研究，自2010 年起与中南大学合作承担了风-车-桥耦合振动研究，合著论文，具有共同知识产权，共同获得2017年湖南省科技进步一等奖。主要完成的工作包括：开发一种移动汽车模型气动力测试装置，有效地模拟车辆在桥梁上的行驶状态，并准确地测试车辆的气动力，探明车辆与桥梁间的气动干扰规律，建立了桥上典型车辆气动力荷载模型；建立了能考虑车桥气动耦合效应和抖振力空间相关性等影响的风-车-桥系统耦合振动响应分析方法，进一步提高风-车-桥系统动力响应预测精度。合作完成人王浩，东南大学教授，长期从事结构抗风研究，自2011年起，与中南大学合作开展了特殊风向场风特性研究工作，合著论文，具有共同知识产权。主要完成的工作包括：提出了基于小波函数加权和法的非平稳风速演变功率谱密度函数估计方法，基于实测数据和数值模拟，建立了复杂地形的边界层强风精细风谱模型，针对大跨桥梁的整体振动；建立了一种可考虑TMD影响的车辆-桥梁空间振动时域分析方法，提出了利用最小峰值优化准则确定TMD参数，并给出了建议取值。合作完成人苏伟，中国铁路设计集团有限公司教授级高工，长期从事铁路桥梁车-桥耦合振动研究，自2010年起，与中南大学合作承担了中国铁路总公司重点课题。主要完成的工作包括：对不同跨度等级、不同设计速度、不同基础沉降等条件下的常用跨度桥梁进行车桥耦合分析，得出各工况下常用跨度高速铁路桥梁、城际铁路桥梁、客货共线铁路桥梁和重载铁路桥梁的跨中动挠度、跨中加速度、轮重减载率及车体加速度响应值，进而确定了的桥梁竖向设计基频、竖向挠跨比、梁端竖向折角、基础工后沉降及墩台顶纵向线刚度限值，为强风作用下桥梁动力设计提供了科学依据。合作完成人李龙安，系中铁大桥勘测设计院集团有限公司教授级高工，长期从事大跨铁路桥梁设计工作，自2006年起与中南大学合作承担了天兴洲长江大桥、大胜关长江大桥、洞庭湖特大桥等大跨桥梁风-车-桥耦合振动分析、新型风屏障气动优化研究，与中南大学合作承担了中国铁路总公司重点课题，共同获得2017年度湖南省科技进步一等奖。主要完成的工作包括：开展了高铁桥上风屏障参数优化研究，并配合项目研究依托工程的落实和实施，负责在重大桥梁工程积极推广应用配合项目研究依托工程的落实和实施，配合子课题“强风下桥上行车安全的气动优化技术”、依托工程试验与实施的部分研究工作；负责在铁路重大桥梁工程上积极推广应用项目研究成果。合作完成人文望青，中铁第四勘察设计院集团有限公司教授级高工，长期从事铁路桥梁相关研究，自2008年与中南大学合作。主要完成的工作包括：参与了台风区公铁平层大跨多塔斜拉桥抗风研究，提出了大跨桥梁柔性构大幅风致振动新型抑振措施控制。专心-专注-专业