大跨度橋樑主梁渦激振動特性研究

《大跨度橋樑主梁渦激振動特性研究》是依託西南交通大學，由李明水擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大跨度橋樑主梁渦激振動特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李明水
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

現代大跨度橋樑跨度更大、結構更輕柔、自振頻率較低，在低風速下主梁易發生渦激共振現象。它是一種帶有自激性質的風致限幅振動，儘管不象顫振、弛振那樣具有發散性質，但由於其起振風速低、發生頻度大，且某些特定情況下的振幅之大足以影響行車安全，因而在施工及運營階段避免渦激共振或限制其振幅在可接受的範圍之內具有十分重要的意義。.經驗非線性模型已被證明是描述主梁節段（二維）渦激共振現象的有效途徑。本課題擬選取有代表性2-3座大跨度橋樑的主梁作為研究對象，通過常規和大尺度節段模型風洞試驗，探討經驗非線性模型中未知參數的時域識別方法；通過全橋氣動彈性模型試驗，研究主梁沿跨向渦激氣動力相關性，建立描述渦激氣動力跨向相關的數學模型；利用以上研究成果，最終建立大跨度橋樑主梁渦激振動的數學模型和分析方法。

結題摘要

對於實際大跨度橋樑主梁而言，渦激振動屬於沿跨向的三維問題，除振型的影響外，渦激氣動力沿跨向是非完全相關的(或稱其為偏相關)。現行的、基於模型風洞試驗或現場實測建立的渦激力半經驗模型大多基於二維理論，極少考慮渦激氣動力的偏相關，從而導致節段模型試驗結果直接拓展到全橋時存在較大誤差，進而造成對橋樑結構抗風性能的誤判。課題分別基於Scanlan渦激力經驗線性及非線性經驗模型，在引入可能影響渦激力相關性參數的基礎上，在頻域內研究了渦激力沿跨向的相關性。通過Fourier變換及Duhamel積分等數學原理得到二維力譜到三維廣義力譜的轉換關係，定義了二維與原型橋樑渦振回響之間的折減係數，給出了將節段模型渦振試驗結果套用到原型橋樑的具體理論方法，並給出了渦激力經驗模型中待識別參數的修正方法。通過節段模型表面測壓試驗研究了渦激力沿跨向的相關性，並擬合得到相關函式。最後，通過節段模型風洞試驗、全橋氣彈模型風洞試驗以及現場實測資料很好地驗證了本文的理論。