箱梁非定常渦激力跨向相關性及其套用研究

《箱梁非定常渦激力跨向相關性及其套用研究》是依託西南交通大學，由孫延國擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：箱梁非定常渦激力跨向相關性及其套用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孫延國
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

大跨度橋樑的主梁渦激振動問題是沿跨向的三維問題。由於對渦激力的跨向相關性的認識和考慮不充分，在利用節段模型（二維）試驗結果估計實際橋樑結構(三維)的渦振性能時，往往會造成對大橋渦振性能的誤判。. 本項目將在已取得的渦激力跨向相關性研究成果及大跨度橋樑三維渦振分析方法的基礎上，採用自由振動與強迫振動相結合的方式，在渦振鎖定區開展一系列箱梁節段模型表面測壓及尾流測速試驗，揭示渦激力跨向相關性影響機制，探明模型展高比變化對渦激力本身及其跨向相關性的影響規律；研究斷面不同位置氣動力及尾流渦脫對斷面整體渦激力相關性的貢獻；然後，以拉條模型試驗結果為參考依據，多方法對比，尋找一種可通過常規試驗手段獲得渦激力跨向相關性的試驗方法；最後，建立一種利用常規節段模型試驗便可準確估計實橋各階模態下渦振回響的三維渦激振動實用分析方法，並通過拉條模型風洞試驗進行驗證。

結題摘要

渦激振動致振風速較低，是鈍體結構上常見的一種限幅振動，容易引發橋樑結構疲勞破壞、行車舒適性等問題。大跨度橋樑的主梁渦激振動問題是沿跨向的三維問題， 在利用節段模型試驗結果估計實際橋樑的渦振回響時需計入振型和渦激力跨向相關性的影響，其中渦激力跨向相關性是本項目研究開展的重點。 本項目選取了1:5矩形斷面、大貝爾特東橋的引橋斷面（梯形）以及流線型箱梁斷面三種不同類型的典型鈍體斷面開展相關研究。採用自由振動與強迫振動相結合的方式，在渦振鎖定區附近開展了大量的表面測壓和測振試驗，研究了幾種鈍體表面脈動壓力分布特性、渦激力跨向相關性影響機理以及斷面不同位置氣動力對整體渦激力相關性的貢獻。在已有研究成果的基礎上對三維渦振分析方法進行了最佳化，編制了大跨度橋樑三維渦振分析程式。然後對利用常規節段模型試驗結果預估實橋各階模態下渦振回響的三維渦激振動方法進行了簡化，便於工程套用。最後，利用矩形和梯形兩種斷面的節段模型和拉條模型風洞試驗對本項目方法進行驗證。 本項目的研究成果使大跨度橋樑的渦振回響計算更加合理準確，使大跨度橋樑抗風設計進一步得到完善，具有十分重要的科學意義和工程價值。