平行多幅连续钢箱梁桥抗风性能研究

为研究平行多幅连续钢箱梁桥的抗风性能,以引江济淮工程G312合六叶公路桥(主跨180 m,并列四幅钢箱梁)为背景,对单幅和并列多幅桥的节段模型和全桥气弹模型进行风洞试验,分析单幅桥的气动性能,以及多幅桥之间的气动干扰效应对大桥成桥状态涡振和驰振性能的影响,并结合计算流体力学仿真分析探究了桥幅数量对并列多幅桥气动性能的影响机理。结果表明,并列多幅桥的气动稳定性受单幅桥气动性能、风攻角和桥幅数量等众多因素的影响。对于相同的风攻角,随着桥幅数量的变化,多幅桥的气动性能可在涡振、驰振和抖振等不同状态转变;3°风攻角下,并列双幅桥会发生大幅竖向涡振,其风速锁定区间和最大涡振振幅都明显大于单幅桥;并列三幅桥会发生驰振响应,驰振临界风速大于单幅桥;按小间距平行错孔布置的四幅桥具有相对较稳定的气动性能,在试验风速范围内没有发生大幅涡振和驰振发散现象。

邻近三幅桥气动干扰效应对桥梁抗风稳定性的影响

为研究邻近三幅桥的气动干扰效应,以宁波甬江上2座邻近的桥梁(甬江铁路桥——单幅混合梁斜拉桥和甬江公路桥——双幅结合梁斜拉桥)为背景,对平行的三幅桥梁节段模型(缩尺比1∶60)进行风洞试验,分析三幅桥面之间气动干扰效应对桥梁成桥和施工状态颤振稳定性和涡振特性的影响。结果表明:邻近桥梁的气动干扰效应使平行多幅桥的颤振临界风速明显降低,且对最下风侧桥梁的颤振临界风速影响最大;该气动干扰效应对主梁断面的A*2项气动阻尼(对系统扭转运动起稳定作用)影响不大,但会导致下风侧主梁断面的A_1*×H_3*项气动阻尼(驱动流线箱梁发生弯扭耦合颤振)增大;该气动干扰将对下风侧桥梁的涡振性能产生影响,特别是扭转涡振性能。

三幅邻近桥梁结构气动干扰效应的数值模拟及实验研究

针对三幅邻近桥梁结构,在中幅箱梁和两侧对称组合梁的形心高差与中幅箱梁梁高比值(H/D_(0))为-2~+2之间的条件下,通过CFD模拟了三主梁的气动干扰效应并进行了风洞试验的局部验证。研究结果表明:在一定高差范围内,下游组合梁对中幅箱梁的脱涡存在抑制作用;在工程实际的固定间距下,三幅邻近桥梁结构各自的气动力均值在文中研究的中幅箱梁高差比范围内均有明显且规律的气动干扰效应,其中中幅箱梁敏感性最强、下游主梁次之、上游截面受影响最小。