大跨度雙幅橋面橋梁氣動(dòng)干擾研究.pdf

1、為了適應(yīng)日益增長(zhǎng)的交通量要求,高速公路橋梁主梁常設(shè)計(jì)為彼此分離且相互平行的雙幅橋面。由于凈間距不大,雙幅橋面之間存在氣動(dòng)干擾。由氣動(dòng)干擾引起的雙幅橋面靜風(fēng)荷載、渦激振動(dòng)及顫振穩(wěn)定性等與單幅橋面相比存在一定差別。氣動(dòng)干擾是大跨度雙幅橋面橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)最為關(guān)注的問(wèn)題之一。
　　 本文首先詳細(xì)綜述了大跨度雙幅橋面橋梁氣動(dòng)干擾研究現(xiàn)狀,然后采用風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算兩種手段,針對(duì)三種典型斷面(矩形斷面、Π形斷面和流線形斷面),并結(jié)合一些實(shí)際橋

2、梁模型,對(duì)大跨度雙幅橋面橋梁氣動(dòng)干擾進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本文的主要工作如下:
　　 1.建立了雙幅橋面氣動(dòng)干擾的定量分析方法。定義干擾因子為雙幅橋面的靜力系數(shù)、最大渦振振幅或顫振臨界風(fēng)速與單幅橋面的對(duì)應(yīng)結(jié)果之比。干擾因子小于1,表示氣動(dòng)干擾為減小效應(yīng)；干擾因子大于1,表示氣動(dòng)干擾為增大效應(yīng)。通過(guò)均勻流場(chǎng)典型斷面氣動(dòng)干擾的風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算研究,擬合了典型斷面的干擾因子公式。若干實(shí)際橋梁模型的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果表明,干擾因子公式具有一定的適

3、用性。
　　 2.均勻流場(chǎng)典型斷面的氣動(dòng)干擾規(guī)律主要體現(xiàn)在以下幾方面:(1)靜力系數(shù)氣動(dòng)干擾主要表現(xiàn)為遮擋作用,下游斷面的阻力系數(shù)均值小于單幅斷面結(jié)果。與流線形斷面相比,鈍體斷面(矩形斷面和n形斷面)的遮擋作用更明顯。(2)上下游鈍體斷面的渦振振幅在較小間距時(shí)大于單幅斷面結(jié)果；上游流線形斷面的渦振振幅與單幅斷面結(jié)果大體接近；下游流線形斷面的渦振振幅在較小間距時(shí)大于單幅斷面結(jié)果。(3)雙幅鈍體斷面的顫振臨界風(fēng)速在D/B＜1(D為雙

4、幅斷面的凈間距,B為單幅斷面寬度)時(shí)低于單幅斷面結(jié)果,在D/B=1時(shí)略高于單幅斷面結(jié)果；雙幅流線形斷面的顫振臨界風(fēng)速低于單幅斷面結(jié)果,凈間距越小,降低幅度越大。
　　 3.通過(guò)格柵紊流場(chǎng)風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)比研究了紊流強(qiáng)度對(duì)單、雙幅典型斷面渦激振動(dòng)和顫振穩(wěn)定性的影響。雙幅Π形斷面的豎向渦激振動(dòng)氣動(dòng)干擾隨著紊流強(qiáng)度的增大逐漸增強(qiáng)；雙幅流線形斷面的豎向渦激振動(dòng)氣動(dòng)干擾受紊流強(qiáng)度的影響較小。雙幅Π形斷面的顫振穩(wěn)定性氣動(dòng)干擾隨著紊流強(qiáng)度的增大逐漸