典型橋梁斷面軟顫振氣動(dòng)力特性研究.pdf

1、隨著橋梁跨徑逐漸增大，結(jié)構(gòu)剛度降低、風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng)增大，抗風(fēng)穩(wěn)定性成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的主要控制因素之一。本文通過橋梁主梁節(jié)段模型風(fēng)洞測(cè)振、測(cè)壓試驗(yàn)，對(duì)典型鈍體和流線型主梁斷面發(fā)生大振幅“軟”顫振時(shí)的振動(dòng)形態(tài)、氣流做功特點(diǎn)及氣動(dòng)自激力時(shí)域、頻域特性進(jìn)行研究。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)當(dāng)超過臨界風(fēng)速時(shí)，隨風(fēng)速的增大，振動(dòng)發(fā)散速度加快，穩(wěn)定振幅增大;鈍體與流線型斷面的彎扭振動(dòng)相位差逐漸逼近反相位。對(duì)于某風(fēng)速條件下穩(wěn)定狀態(tài)軟顫振，模型振

2、動(dòng)扭轉(zhuǎn)中心（即豎向位移為零的點(diǎn)）的左右偏移量會(huì)隨著結(jié)構(gòu)振動(dòng)而發(fā)生動(dòng)態(tài)周期性變化，其振動(dòng)周期為模型扭轉(zhuǎn)振動(dòng)周期的1/2，且鈍體斷面與流線型斷面扭轉(zhuǎn)中心的偏移隨結(jié)構(gòu)振動(dòng)的變化趨勢(shì)有所不同。
　　(2)在軟顫振過程中，隨著振幅的增大，模型表面壓力系數(shù)均值的分布變化不大，而模型表面的氣流分離程度隨振幅增大而增強(qiáng)。對(duì)于本試驗(yàn)中的鈍體及流線型模型，在+3°攻角時(shí)，模型上表面各測(cè)點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)自激力的貢獻(xiàn)較大，該攻角下更容易出現(xiàn)軟顫振現(xiàn)象;在0°

3、、-3°攻角下，欄桿對(duì)模型表面的氣流分布影響較大，能夠有效地增大流場(chǎng)穩(wěn)定區(qū)的長度，增加自激扭矩。
　　(3)在較大增幅“軟顫振”穩(wěn)定狀態(tài)下，模型所受自激力含有多種明顯的的高階諧波分量。對(duì)于鈍體斷面，高階分量在氣動(dòng)扭矩中表現(xiàn)更為顯著;對(duì)于流線型斷面，高階分量則主要體現(xiàn)在氣動(dòng)升力中。在模型上下頂板主要?dú)饬鞣蛛x區(qū)域，基波分量的幅值較大，高階分量幅值較大區(qū)主要分布在模型表面氣流再附區(qū);由此可以推知，模型表面分離氣流的再附是造成高階諧波分量