典型钢混Π型主梁断面的涡振特性及其响应预测研究

为研究Π型主梁断面的涡振特性及预测其响应,以某大跨钢混Π型梁斜拉桥为背景,在风洞中测试了不同质量与不同阻尼比的主梁涡振特性,通过自由振动试验识别了主梁的动力参数,并提取了不同风速下主梁的幅变阻尼比及幅变频率.进一步,基于幅变气动导数建立了主梁的涡激力模型,同时通过涡激力模型实现了不同阻尼比下主梁涡振振幅及涡振区间的预测.研究结果表明,钢混Π型主梁在不同风速范围内竖向模态参数呈现不同的发展规律,可划分为5个风速区间;基于Scanlan自激力模型建立了只包含H_(1)和H_(4)两个气动导数的涡激力模型,通过与风洞试验的涡振振幅和涡振区间结果进行对比,验证了涡激力模型及其涡振气动导数方法的正确性,同时与不同阻尼比下的风洞试验结果对比,验证了该涡激力模型具有普适性.研究结论可为Π型主梁断面的涡振机理与涡激力模型的建立提供参考.

斜拉桥Π型开口断面主梁气动选型风洞试验

型钢-混凝土开口Π型主梁断面是目前斜拉桥中广泛应用的一种形式,由于其钝体断面特性,容易出现风致振动问题,需要对其断面进行优化.以某主跨300 m的斜拉桥为工程背景,通过一系列节段模型风洞试验,对3种Π型结合主梁断面进行风洞试验研究,比较了它们的颤振和涡振性能,得到了一些有益结论:在很多情况下,气动外形对Π型主梁颤振和涡振性能的影响不同,在气动选型中应综合考虑;与均匀流场相比,紊流场的脉动分量抑制了漩涡的规律性脱落,使得主梁断面发生涡振的机率和涡振振幅都大大减小。

π型开口截面斜拉桥涡激振动的气动抑振措施试验研究

涡激振动是大跨度桥梁主梁在低风速下容易发生的一种风致振动现象,会影响行车安全性、舒适性和桥梁疲劳寿命,避免涡激振动的发生或抑制涡激振动振幅是桥梁抗风设计的热点问题。基于涡激振动对主梁气动外形敏感的特性,通过设计不同气动措施改善主梁的涡激振动性能,探究单个气动措施和多个气动措施组合的涡激振动抑制效果。以某π型开口截面斜拉桥工程为依托,对几何缩尺比为1∶37的刚性节段模型开展涡激振动研究,进行了风洞测振试验,并对下稳定板、检修车轨道位置和导流板等典型气动措施的抑振效果进行了测试。研究结果表明:主梁原设计断面存在明显的竖弯涡激振动现象,最大竖弯涡激振动振幅已超过规范限值;安装1道下稳定板可有效抑制竖弯涡激振动,安装多道下稳定板后,竖弯涡激振动振幅被限制,但同时会造成扭转涡激振动振幅增大,使用稳定板措施时应兼顾竖弯涡激振动和扭转涡激振动振幅的变化;检修车轨道的有无及位置变化对此截面的涡激振动性能影响较小,内移检修车轨道不能有效减小涡激振动振幅;在安装1道下稳定板的基础上增设导流板可进一步抑制涡激振动,安装下稳定板与导流板的组合措施可达到最优抑振效果。研究结果可为类似主梁断面涡激振动的气动控制措施选择提供参考。

斜拉桥π形混凝土主梁水化热温度场分析

对某斜拉桥π形混凝土主梁水化热过程中温度场变化情况进行分析。结合实际混凝土配合比以及现场施工情况确定相关参数,通过有限元软件FEA建立新浇筑梁段的三维实体模型,分别对主梁中主肋、翼缘板以及横梁中温度场分布与变化情况进行了分析。研究结果表明,主梁整体温度呈现先升后降的变化趋势,但不同的位置温度峰值与变化时间有所不同,主肋横截面温度场沿水平方向和竖直方向均存在温度梯度,翼缘板上表面顺桥向温度场基本均匀分布,横桥向存在明显的温度梯度,横梁横桥向除了两端和主肋相交的位置外,其余位置基本不存在温度梯度。

带风嘴π型组合梁断面涡振性能试验及抑振机理研究

为研究带风嘴π型叠合梁断面涡激振动性能,基于某在建斜拉桥工程的设计方案,通过1∶50缩尺比刚性节段模型自由悬挂风洞试验,测试了不同工况下π型梁的涡振性能,并对上、下稳定板及组合稳定板措施的抑振效果进行了研究。进一步采用SST k-ω湍流模型,模拟了原断面和推荐措施下π型梁断面周围的流场特性,并结合绕流涡量演化图探讨了涡振抑制机理。研究结果表明:原断面在5种风攻角状态下均发生明显竖向涡激振动,且+5°攻角竖向幅值超过规范允许振幅。设置与边主梁等高的下中央稳定板明显降低了涡激振动响应,主梁涡振性能随着下中央稳定板高度的增加先提升后降低。