宽幅Ⅱ型主梁涡振机理及优化措施研究

摘要：

该研究以某宽幅跨江大桥Ⅱ型主梁为例,通过风洞试验和数值模拟系统地研究了该桥面的涡振(vortex-induced vibration,VIV)性能及控制措施.首先,对该桥面节段模型进行风洞试验测试,试验结果表明,该桥面原始设计方案气动外形较差,在常遇风速下会发生较大幅值的涡激振动,振动幅值超过规范所限定的最大幅值;随后,开展了5种典型的气动措施研究,并通过风洞试验对其涡振控制性能进行测试;然后,使用数值模拟对该断面的涡振与抑振机理进行研究.对比分析5种措施的试验结果,得出4点主要结论:①风嘴越向下偏心,抑振效果越好;②大尺寸风嘴涡振控制性能优于小尺寸风嘴;③风嘴边缘设有水平板有利于气流的提前分离,可提升抑振性能;④倒"L"形裙板的扭转涡振控制效果优于风嘴.基于以上试验结论,选取原始断面与控制效果较好的措施进行计算流体动力学(computational fluid dynam-ics,CFD)数值模拟,旨在探究Ⅱ型梁涡振的诱发机理及控制机理.由模拟结果分析得到,n型梁涡振的主要诱因是由于气流在桥面上游角点处分离形成剪切层,随后在箱内形成与桥面尺寸相当的大尺度漩涡所引起的.涡振的控制机理在于通过安装气动措施,整流分离后的气流,削弱剪切层能量,进而提升Ⅱ型梁的涡振性能.该研究对Ⅱ型梁涡振性能优化具有一定的指导意义,并提出了几种有效的抑振措施,为类似桥面的工程设计提供了依据.

关键词：桥梁工程、风洞试验、涡振(VIV)、计算流体动力学(CFD)、气动措施优化

所属期刊栏目：42

分类号：U441.3(桥涵工程)

在线出版日期：2023-06-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：121-127