风攻角对流线型主梁涡振特性影响的试验研究

涡激振动是主梁在低风速下常发生的一种振动,可能造成主梁疲劳破坏或影响行车舒适性。为了研究风攻角对流线型箱梁涡激振动特性的影响和作用机理,采用节段模型同步测压、测振的方法,分析了风攻角对涡激振动响应、平均和脉动风压、局部气动力对涡振的贡献系数的影响。结果表明:涡振振幅随风攻角的增大呈增大趋势;不同风攻角的上表面平均压力系数不同,在-5°风攻角时最大,在+5°风攻角时最小;当风攻角为正时,主梁上表面下游区域和下表面迎风侧斜腹板前端脉动压力系数波动较大,风攻角在一定程度上影响主梁表面脉动压力系数的空间分布,这可能是涡振响应不同的原因之一;风攻角对局部气动力贡献系数有一定的影响,当风攻角为正时,主梁表面气动力对涡激力有增强作用。

流线型箱梁涡激振动的气动力演化规律

涡激振动是大跨度流线型箱梁桥在低风速下常见的风致振动形式,对桥梁结构的疲劳寿命和行车舒适性有较大影响。为揭示流线型箱梁涡激振动机理,有必要研究其涡激振动的气动力演化规律。以某流线型箱梁桥为对象,通过同步测振测压的风洞试验方法,获得了+5°风攻角下主梁模型的涡激振动响应及表面测点风压时程,对比分析了涡激振动前、涡激振动振幅上升区、涡激振动振幅极值点、涡激振动振幅下降区和涡激振动后五个不同阶段模型表面的平均风压系数、脉动风压系数和涡激力的变化规律。结果表明:在涡激振动的不同阶段,流线型箱梁表面平均风压系数变化不大,而脉动风压系数分布具有明显的演化过程。涡激力在涡激振动振幅上升区、涡激振动振幅极值点及涡激振动振幅下降区有明显的卓越频率,且与结构自振频率相近,涡激振动前和涡激振动后无明显卓越频率。涡激力卓越频率对应的振幅与涡激振动位移振幅正相关,两者同在涡激振动振幅极值点处达到最大。