带风嘴π型组合梁断面涡振性能试验及抑振机理研究

为研究带风嘴π型叠合梁断面涡激振动性能,基于某在建斜拉桥工程的设计方案,通过1∶50缩尺比刚性节段模型自由悬挂风洞试验,测试了不同工况下π型梁的涡振性能,并对上、下稳定板及组合稳定板措施的抑振效果进行了研究.进一步采用SST k-ω湍流模型,模拟了原断面和推荐措施下π型梁断面周围的流场特性,并结合绕流涡量演化图探讨了涡振抑制机理.研究结果表明:原断面在5种风攻角状态下均发生明显竖向涡激振动,且+5°攻角竖向幅值超过规范允许振幅.设置与边主梁等高的下中央稳定板明显降低了涡激振动响应,主梁涡振性能随着下中央稳定板高度的增加先提升后降低.     

基于节段模型试验的宽幅箱梁涡振性能气动措施优化

为了研究宽幅流线型箱梁断面的涡振性能,以某跨越长江的大跨悬索桥为背景,进行1∶50节段模型风洞试验。分析了检修轨道、人行道栏杆等涡振敏感构件的影响,研究了改变人行道栏杆形式、附加斜腹板导流板以及风嘴分流板等气动措施的制振效果。研究结果表明,宽幅箱梁涡振性能随来流攻角增大而逐渐变差,且由于漩涡Strouhal数的变化易诱发多区间涡振,扭转涡振幅值随阻尼增加线性衰减显著。人行道栏杆是此类断面的涡振敏感构件,去掉栏杆踢脚石能明显改善涡振性能;斜腹板导流板对改善其涡振性能效果微弱;风嘴分流板具有显著的制振效果,不仅能有效地抑制主梁涡振的发生,且能提高颤振临界风速。     

双幅钝体钢箱梁桥涡振性能气动优化风洞试验研究

以某并列双幅钝体钢箱梁桥为工程背景,通过风洞试验研究双幅钢箱梁的涡振性能并提出合理的气动优化措施。采用1∶40比例节段模型风洞试验,测试了各攻角下主梁的涡激振动位移响应时程;在最不利攻角下,研究了双幅箱梁间距对主梁涡振性能的影响,并进一步在变化间距基础上改变栏杆封闭形式和透风率,测试其对涡振性能的影响。研究结果表明:双幅箱梁间距对涡振性能影响明显,且间距1.5m时涡振性能最优,但仍然高于规范限值;间距较小时,降低栏杆透风率,会延长双幅箱梁涡振风速区间,涡振振幅明显增大,箱梁断面气动稳定性降低。     

宽幅分体式双钢箱梁涡振性能试验研究

近年来,分体式钢箱梁作为新的主梁断面形式,因其优异的颤振稳定性备受关注。然而,由于结构特殊,其涡振性能的研究仍有待深入。本文以某大桥的宽幅分体式双钢箱梁为研究对象,通过1/60比例主梁节段模型进行风洞试验,研究了均匀流和紊流场下原始断面的涡振特性和附加气动措施(如检修车轨道位置、设置封闭栏杆、设置中央开槽处挡风格栅和中央盖板等)对分体式双钢箱梁的涡振控制效果。研究结果显示：分体式双钢箱梁中央开槽处对气流的影响是产生涡激振动的重要因素;紊流场对抑制扭转涡振有明显效果,但对竖向涡振的抑制效果有限;改变检修车轨道位置和封闭栏杆等气动措施对扭转涡振的抑制效果不明显,但对抑制竖向涡振有一定效果;中央开槽处的挡风格栅和中央盖板透风率越低,涡振抑制效果越显著,并且中央开槽处抑振措施的高度设计对抑振效果也有一定的影响。本研究成果可为类似分体式钢箱梁的抗风设计提供参考,并有助于优化其涡振性能。     

风屏障对分体式钢箱梁桥涡振性能影响的风洞试验研究

分体式钢箱梁颤振性能好,但涡振性能差,有效抑制分体式钢箱梁涡激振动是这类桥梁建设与运维必须要解决的关键问题。以某在建大跨分体式钢箱梁斜拉桥为工程背景,本文通过节段模型风洞试验,研究了护栏、中央透气格栅和风屏障等常见气动措施对分体式钢箱梁断面涡振性能的影响,提出了一种风屏障和中央透气格栅联合抑振的气动措施方案。研究结果表明：(1)分体式双箱梁断面在5个风攻角(α为0°,±3°,±5°)中均观测到大幅涡激振动,需进行主梁抑振措施研究。(2)封堵护栏不能有效改善主梁涡振性能,采用风屏障可明显降低主梁涡振振幅。(3)中央透气格栅可大幅抑制主梁涡激振动,但会出现2个涡振风速区间。(4)联合风屏障和中央透气格栅可基本抑制主梁涡激振动。     

双幅钝体钢箱梁间距对涡振性能的影响及其机理研究

为研究双幅钝体钢箱梁桥梁涡激振动性能及其振动机理,进行了节段模型风洞试验。通过测振测压试验获取了模型涡振位移响应和表面各测点压力时程数据,并对比分析了间距从0.5m到3.0m每0.5m变化下箱梁表面测点脉动压力系数均值、均方差以及局部气动力与总体气动力的相关性和贡献系数。研究结果表明：节段模型在±3°、0°攻角均发生竖弯涡激振动,-3°攻角为最不利攻角。间距的变化引起箱梁表面及梁底的脉动压力差异化,间距超过2m时变化显著;双幅钝体钢箱梁间距存在一个涡振性能最优值,间距为1.5m时,双幅箱梁涡激振动虽未被彻底抑制,但涡振幅值大幅降低,在此间距下,上下游箱梁在桥面区域以及梁底区域表面压力脉动大幅削弱,降低了局部气动力与总体气动力的相关性,从而削弱了涡振幅值。     

曹娥江大闸工作闸门流激振动及抗振优化研究

曹娥江大闸工作闸门跨度大,门型采用拱形桁架式结构,设计具有创新性.闸门具有正向挡水泄洪排涝、反向挡潮等功能.本项研究针对钱塘江特有的强涌潮作用特征,利用水动力荷载模型、水弹性振动模型以及三维数值计算模型相结合的方法,系统研究了闸门结构的受力特性、涌潮荷载作用下的响应特性,揭示了存在问题,并进行了抗振优化设计,提出的优化方案,显著改善了闸门结构的抗振性能,确保了工程安全.原型观测结果显示,闸门结构最终推荐方案具有振动响应小,抗振能力强等优点,取得满意效果.     

不同类型水平弹簧组合刚度非线性吸振器的性能分析及稳定性研究

动力吸振器作为一种振动控制单元被广泛运用于各种工程场合, 但传统的线性吸振器只能实现窄带振动控制. 文章在线性吸振器的基础上引入对称水平弹簧构建线性刚度与非线性刚度相结合的组合刚度非线性吸振器, 以提升吸振器的吸振性能. 考虑实际工程中可能的安装方式, 分别建立水平弹簧接地安装和不接地安装的组合刚度非线性吸振器模型, 利用谐波平衡法结合弧长延拓法解析求解动力学响应, 并与数值结果相互验证, 证明了求解结果的准确性. 随后分析比较两种组合刚度非线性吸振器与线性吸振器以及非线性能量阱之间的吸振性能, 发现水平弹簧接地安装类型的组合刚度非线性吸振器在保留线性吸振器优势的同时又改善其吸振频带窄的缺点, 且与非线性能量阱相比在主共振频率附近的较宽频内吸振性能更优. 在此基础上, 讨论了水平弹簧参数以及吸振器阻尼对主结构振动幅频响应和稳定性的影响, 最后观察分析主结构幅频响应曲线不稳定区内的复杂动力学行为. 研究结果表明合适的设计参数能够使得主结构振动峰值较低的同时, 频响曲线不稳定运动区域的范围也较小.