桥面栏杆对主梁气动力和涡脱特性的影响研究

为研究桥面栏杆对桥梁主梁气动特性的影响,分别开展大带东桥主桥加劲梁施工和成桥阶段的CFD模拟,获得不同来流攻角下加劲梁的气动力系数、表面平均压力系数分布和漩涡脱落Strouhal(St)数,并与文献结果进行比较。研究结果表明:栏杆钝化了加劲梁气动特性,局部改变了加劲梁迎风侧压力分布,并使成桥阶段加劲梁阻力系数明显大于施工阶段,0o攻角增大38%。施工和成桥阶段加劲梁均呈现多阶涡脱特征,施工阶段高阶涡脱峰值占优且不受时间步细化的影响;成桥阶段当时间步足够小后可给出峰值占优的低阶涡脱。研究认为,传统CFD模拟忽略桥面附属设施研究成桥气动特性的做法需要改变,必须重视桥面栏杆的抗风设计,重视施工和成桥阶段主梁不同的多阶涡脱特性。

栏杆对景区人行悬索桥主梁涡振性能影响研究

为研究桥面栏杆对主梁涡振性能的影响,以国内某座宽跨比为0.0284的景区人行悬索桥为工程背景,采用CFD数值模拟方法分别对有栏杆、无栏杆主梁的涡振响应特性进行分析计算,并针对桥面栏杆的栏杆形式、不同透风率对主梁涡振特性的影响规律进行分析总结。在此基础上,从涡脱演化形式、风压系数分布揭示其对主梁涡振性能的影响机理。研究结果表明,设置栏杆后,主梁的最大涡振幅值达到无栏杆主梁的2.2倍;增大栏杆弧度会引起主梁涡振幅值增大,但增大栏杆透风率可以有效降低主梁涡振幅值;相较于无栏杆,有栏杆主梁上表面形成的漩涡尺度更大、数量更多,平均风压系数和脉动风压系数曲线均出现较大波动,这种较大波动在一定程度上说明了设置栏杆后主梁涡振幅值增大的原因。