分離雙鋼箱梁橋的渦振機理及氣動減振措施研究

《分離雙鋼箱梁橋的渦振機理及氣動減振措施研究》是依託石家莊鐵道大學，由劉小兵擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：分離雙鋼箱梁橋的渦振機理及氣動減振措施研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉小兵
• 依託單位：石家莊鐵道大學

項目摘要

我國大跨度鋼箱梁橋越來越多。鋼箱梁橋質量輕、阻尼小，主梁容易發生渦激振動。目前鋼箱梁橋的渦振研究主要針對單箱鋼樑橋展開，具有完全分離雙箱的鋼樑橋存在兩箱之間的氣動干擾作用，渦振問題更為複雜。本項目將結合節段模型同步測振測壓試驗和CFD數值模擬兩種手段，採用特徵正交分解技術、分塊分析方法和動格線技術，開展分離雙鋼箱梁橋的渦振機理及氣動減振措施研究。通過對比單、雙箱梁模型表面壓力模態特徵函式的分布特徵、模型表面不同區域氣動力的做功特點、旋渦在模型表面的形成、運動與發展，從渦激力成分、能量與流場等多個角度剖析分離雙鋼箱梁橋的渦振機理。在揭示渦振機理的基礎上，重點研究導流板、抑流板及隔離板等氣動措施對分離雙鋼箱梁橋渦振的減振效果，並探析各種措施的減振機理。本項目研究成果將為分離雙鋼箱梁橋的渦振抗風設計與減振提供指導和借鑑。

結題摘要

我國大跨度分離雙鋼箱梁橋越來越多。由於氣動干擾作用，此類橋樑的渦振問題非常複雜。為了避免分離雙鋼箱梁橋發生大幅的渦激振動，十分有必要對其渦振特性、機理及氣動減振措施展開深入研究。 本項目結合節段模型風洞試驗和CFD數值模擬兩種手段，針對兩種典型斷面鋼箱梁—扁平箱梁和鈍體箱梁，從多個角度剖析了分離雙鋼箱梁橋的渦振特性及相關機理。在此基礎上，研究了多種氣動措施對分離雙鋼箱梁橋渦振的減振效果。 分離雙扁平鋼箱梁在較大的正向風攻角條件下容易發生渦振。間距對分離雙扁平箱梁渦振的影響可大致分為4個區間。在極小間距條件下，由於“加長體”效應，分離雙鋼箱梁渦激振動被放大；在較小間距和中等間距條件下，由於“臨界間距效應”，分離雙鋼箱梁渦激振動分別被抑制和放大；在較大間距條件下，由於“尾流紊流效應”，下游箱梁渦激振動被抑制。 在水平來流條件下，分離雙鈍體鋼箱梁渦激振動的氣動干擾效應存在比較明顯的“臨界間距效應”。當間距小於臨界間距時，氣動干擾對分離雙鋼箱梁渦振的影響表現為抑制效應，當間距大於臨界間距時，氣動干擾對分離雙鋼箱梁渦振的影響表現為放大效應。 在極小間距和較小間距條件下，平板隔流是一種比較有效的分離雙鋼箱梁橋渦振減振措施。在中等間距和較大間距條件下，導流板和抑流板是比較有效的分離雙鋼箱梁橋渦振減振措施。 本項目研究成果可為分離雙鋼箱梁橋的渦振抗風設計與減振提供指導和借鑑。