1-6矩形斷面渦激共振的模型尺度效應試驗研究.pdf

1、大跨度橋梁是現(xiàn)代交通系統(tǒng)的重要基礎設施，世界正進入超大跨度橋梁建設的時代，而抗風性能是大跨度橋梁設計中關鍵問題之一。已有抗風設計方法已避免了災難性的顫振失穩(wěn)發(fā)生，但鋼箱梁橋的渦激共振問題是困擾抗風研究的一個重要問題。進行主梁剛性節(jié)段縮尺模型的彈性懸掛動力試驗是檢驗主梁渦振性能的常用手段。按風洞尺寸要求，節(jié)段模型的縮尺比在1/80~1/20左右。然而，已有的一些風洞試驗結果表明，模型縮尺比的不同會造成無量綱振幅有顯著差異。其作用機理尚不明

2、確。本文在國家自然科學基金的資助下，以1:6矩形斷面對研究對象，對渦激共振的模型尺度效應進行了試驗研究，重點討論模型長寬比對渦振振幅、表面脈動壓力及其展向相關性的影響。本論文的主要工作如下：
　　(1)介紹了顫振、馳振，抖振以及渦激振動的基本理論，重點并列舉了世界上幾個比較著名的橋梁渦激振動實例，同時簡述了本文的研究背景和內容。
　　(2)基于渦激振動的簡諧力模型闡述了影響渦振振幅的主要參數(shù)，包括脈動升力系數(shù)、Strouha

3、l數(shù)（St數(shù)）、反映阻尼和質量綜合效應的Scruton數(shù)（Sc數(shù)）和渦激力的展向相關性。同時對氣動外形、雷諾數(shù)、來流湍流等影響上述參數(shù)的因素進行了分析。
　　(3)設計制作了寬高比為6的一個大尺度模型（B=72cm，H=12cm）和兩個小尺度模型（B=40cm，H=6.7m）。大尺度模型長1.54m，相應的長寬比為2.14；小尺度模型長分別為1.54m和2.3m，相應的長寬比分別為3.85和5.75。進行了均勻流場中相同Sc數(shù)時的

4、節(jié)段模型渦激共振測振試驗。結果表明，三個試驗模型均出現(xiàn)了兩個明顯的渦激振動區(qū)間，第二渦激振動區(qū)間的最大振幅大于第一渦激振動區(qū)間的最大振幅。且兩個小尺度模型的最大無量綱振幅基本相同，大尺度模型最大無量綱振幅約只有兩個小尺度模型的最大無量綱振幅的一半。
　　(4)對三個模型表面壓力系數(shù)均方差、升力系數(shù)均方差以及相同無量綱振幅下的升力展向相關性進行了研究，結果表明 L/B=2.14的大尺度模型的表面壓力系數(shù)均方差、升力系數(shù)均方差及升力展