开槽两侧格栅对分体双箱梁涡激振动控制研究

分体双箱梁断面涡激振动性能及优化是大跨桥梁抗风设计面临的关键问题之一。以某大跨度悬索桥为背景,针对分体双箱梁制作节段模型进行风洞试验,分析不同攻角时主梁涡激振动性能,提出在开槽两侧沿主梁纵向对称布置气动格栅的优化方案,研究主梁开槽两侧格栅的透风率对涡激振动性能影响规律。结果表明:当阻尼比为0.25%,攻角为-3°、0°和+3°时,主梁竖向涡激振动的无量纲最大振幅分别为0.032、0.033、0.023;当攻角为0°和-3°时,主梁扭转涡激振动最大振幅分别为0.18°、0.13°。开槽处布置透风率50%的两侧格栅后,主梁竖向涡激振动消失。这是由于气流在上游断面迎风侧前缘及栏杆处发生分离,产生较大尺寸的上部旋涡,随着旋涡不断运动,与下游断面发生碰撞,同时主梁尾流产生交替脱落的旋涡,诱导分体双箱梁断面发生涡激振动。开槽两侧布置两侧格栅后,气流的分离作用被弱化,在开槽位置处旋涡尺寸明显减小,减弱对下游断面的作用,优化主梁的涡激振动性能。研究可为分体双箱梁抗风设计提供参考。

分体式双箱梁涡振气动控制措施数值模拟

分体式钢箱梁可较大幅度提高颤振临界风速,但较容易引起桥梁涡振,以国内某大跨悬索桥涡激共振为背景,对分体式双箱梁分别增设风障、导流板和纵向格栅后的涡振响应进行纯数值模拟,对比分析了导流板和纵向格栅在一阶正对称竖弯、一阶反对称扭转和七阶竖弯模态,风攻角范围为+3°^-3°情况下的涡振控制效果,基于上述气动措施的流场特性,对其涡振减振机理进行了研究。研究结果表明,风障可以有效降低竖弯涡振振幅,但对扭转涡振振幅具有放大作用;导流板的涡振控制效果与风攻角和风速有关;纵向格栅对正、负风攻角下的竖弯和扭转涡振均有很好的控制效果。

江东大桥分体式扁平双箱梁悬索桥颤抖振研究

以风洞试验和数值分析相结合的研究手段,对江东大桥分体式扁平双箱梁悬索桥在2种气候模式下的颤抖振性能进行对比研究,认为江东大桥抗风安全性能良好。分体式扁平钢箱梁的颤抖振响应分析中,2种不同气候模式下导纳函数取Sears函数时均与实测结果吻合良好且略高于风洞试验结果,导纳函数取1过于保守。研究证明,分体式扁平双箱梁颤抖振计算中导纳函数取Sears函数具有较好精度,满足工程安全性要求。