cca2018風(fēng)工程全文集版07大跨度橋梁

2.H型截面桿件具有抗彎剛度大、輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，近年來(lái)被作為主要受力構(gòu)件廣泛地應(yīng)尤為突出。在已建成的橋梁結(jié)構(gòu)中，未加任何氣動(dòng)措施的H型吊桿表現(xiàn)出較差的空氣動(dòng)力H型吊桿發(fā)生了嚴(yán)重的風(fēng)致振動(dòng)現(xiàn)象。H型吊桿空氣動(dòng)力主要集中在改變吊桿的截面、腹板和翼板開(kāi)孔率等參數(shù)上。Kubo[4]等通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)增加紊流度H型斷面結(jié)構(gòu)的渦激有抑制效果；Mather[4]CommodoreBarryH型構(gòu)件風(fēng)毀的等綜合評(píng)價(jià)了開(kāi)孔率對(duì)H型吊桿的馳振和渦振性能的影響；[6]等針對(duì)H型吊桿的大風(fēng)攻角下風(fēng)致振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了研究，并提出了吊桿設(shè)計(jì)建議；[7]等研究了H型吊桿開(kāi)孔形式及截面等方面，但是不合理的開(kāi)孔方案會(huì)削弱截面強(qiáng)度，尤其對(duì)壓桿來(lái)說(shuō)易a/Hb/HH以某鋼桁梁橋的吊桿為模型原型，以1:4的幾何縮尺比制作了截面H/B=1:1.9的節(jié)段模型測(cè)振試驗(yàn)在長(zhǎng)安大學(xué)風(fēng)洞CA-1大氣邊界層風(fēng)洞中進(jìn)行，試驗(yàn)段長(zhǎng)15.0米，3.0m2.5m1所示，模型采用內(nèi)支架機(jī)構(gòu)支撐于具有豎向和扭轉(zhuǎn)基金項(xiàng)目：省高等學(xué)校結(jié)構(gòu)與風(fēng)洞開(kāi)放基金圖12所示，當(dāng)來(lái)流風(fēng)垂直于吊桿腹板（即順橋向）0°180°攻角，來(lái)流風(fēng)垂直于吊桿翼板（即橫橋向）90°ANSYS15.0的殼單元建一定的范圍內(nèi)稍有波動(dòng)。表1給出了按相似條件得到的節(jié)段模型設(shè)計(jì)參數(shù)。表1等效質(zhì)量0等效質(zhì)量0——————————6767112000 圖35.6%、8.4%11.2%7.8%、15.4%與翼板開(kāi)孔示意圖見(jiàn)圖4。 圖4吊桿開(kāi)孔示意圖590攻角（橫橋向來(lái)流）時(shí),5.6%、7.8%（b）8.4%11.2%的渦振最大幅值超出規(guī)范允許值，腹板開(kāi)孔率為15.4%開(kāi)孔率時(shí)腹板不同開(kāi)孔率對(duì)渦振性能影響的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如（b）所示。可以看8.4%11.2%11.2%開(kāi)孔率下渦振最大振幅超限，8.4%開(kāi)孔率下渦振最大振幅相對(duì)于11.2%開(kāi)孔率時(shí)明顯降低，接近規(guī)范允許值，開(kāi)孔率為5.6%相對(duì)豎彎振幅相對(duì)豎彎振幅-

腹板腹板56%+翼板7腹板84%+翼緣7腹板112%+翼緣7

相對(duì)豎彎振幅相對(duì)豎彎振幅-

腹板腹板56%+翼緣15腹板84%+翼緣15腹板112%+翼緣15 實(shí)橋風(fēng)速 實(shí)橋風(fēng)速 圖5腹板開(kāi)孔率對(duì)吊桿渦振性能的影響690攻角（橫橋向來(lái)流）時(shí)三個(gè)模型的豎彎振動(dòng)響應(yīng)?？梢钥闯觯孩偃N翼板開(kāi)孔率翼板開(kāi)孔率的增加，渦振的起振風(fēng)速明顯提前；②開(kāi)孔率為7.8%的模型最大相對(duì)豎彎振幅A/H0.0116.7%時(shí)的最大振幅僅為7.8%1/45.6%但翼腹板5腹板56%+翼板7腹板56%+翼緣15腹板56%+翼緣16 討氣動(dòng)穩(wěn)定板兩參數(shù)對(duì)H型吊桿性能的影響。 圖7氣動(dòng)穩(wěn)定板示意圖為研究氣動(dòng)穩(wěn)定板的兩個(gè)無(wú)量綱參數(shù)a/Hb/HH型吊桿氣動(dòng)性能的影響，制作了而非90°（橫橋向來(lái)流2列出了各模型在100°風(fēng)向角下的振動(dòng)情況。最大幅值——————C1C5a/Hb/HC3、C4C5a/H0.20b/H的增加，振動(dòng)形態(tài)由馳振轉(zhuǎn)變?yōu)闇u振，表b/HC527.3mm，出渦振現(xiàn)象，再無(wú)馳振出現(xiàn)，且渦振最大幅值隨a/H的增加有減小的趨勢(shì)；值由23.9mm減為8.6mm,振幅減小趨勢(shì)明顯；值由8.6mm減為6.1mm，振幅小幅減??；a/H和b/H必須大于一定值才能消除馳振現(xiàn)象，同時(shí)a/H和b/H在其有效影響范圍大制Symmetry，使用空間適應(yīng)性較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化三角形網(wǎng)格，8H型吊桿斷面計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分示意圖。數(shù)值計(jì)算使用鈍體結(jié)構(gòu)常用的k-ωSST湍流模型，用SIMPILEC方法求解方程。 圖8計(jì)算模型及網(wǎng)格劃分示意圖9H型吊桿斷面及帶氣動(dòng)穩(wěn)定板斷面在固定來(lái)流風(fēng)速下速度矢量隨時(shí)間變化跡線10為斷面渦量隨時(shí)間變化圖，原始斷面時(shí)間選取從初始狀態(tài)至基本穩(wěn)定狀態(tài)，而帶圖9流速跡線圖圖10渦量圖本文通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法研究了H/B=1:1.9的H型吊桿的開(kāi)孔措施和H型吊桿斷面易出現(xiàn)“軟馳振”現(xiàn)象，考慮較低的開(kāi)孔率時(shí)，只對(duì)腹板參數(shù)a/H和b/H在其有效影響范圍大制振效果越好。[1].橋梁風(fēng)工程[M].：人民交通，2005:64-余嶺,顧金鈞,汪正興,等.大型橋梁吊桿渦振試驗(yàn)研究[J].機(jī)械強(qiáng)度1996,0416-KuboY,SakuraiK,AzumaS.AerodynamiccharacteristicsofH-shapedsectioncylinderinlaminarandturbulentflows[J].MemoirsoftheKyushuInstituteofTechnology,Engineering.1980,10:1-14.MatherFJ,WittigLE.AerodynamicresponseoflongH-sections[J].JournaloftheStructuralDivision,1980,106(1):183-198.,廖海黎,鄭史雄,等H型截面吊桿氣動(dòng)性能的風(fēng)洞試驗(yàn)[J].中國(guó)鐵道科學(xué)20050442-,,劉光棟,等.H型吊桿的大攻角風(fēng)致振動(dòng)和抗風(fēng)