针对H型吊杆易发生驰振失稳的问题,以曾家岩嘉陵江大桥H型吊杆为研究背景,通过节段模型测振试验和CFD数值模拟的方法分别研究了腹板、翼板在较低开孔率下单独开孔以及腹板、翼板同时开孔时开孔率对吊杆气动性能的影响规律;同时为规避开孔断面可能出现压杆失稳的风险,首次提出了在腹板两侧设置气动稳定板的抑振措施,通过多工况对比试验得到气动稳定板尺寸参数的最优取值,并从驰振系数及流场可视化图的角度解释了气动稳定板的抑振机理,证明了此新型抑振措施的有效性。整体结果表明:原断面存在驰振现象;腹板或翼板在较低开孔率下单独开孔并不能避免驰振的发生;腹板和翼板同时开孔能消除驰振现象,但一定程度上会产生竖弯涡振现象,增大翼板开孔率可降低涡振幅值,但腹板开孔率并不是越高越好,而是存在一个较优区间,腹板和翼板开孔率...

以位于非洲摩洛哥的Noor Ⅲ光热电站吸热塔为工程背景。加拿大西安大略大学风洞实验室的试验表明该吸热塔在设计风速下的位移值超过规范值的40%,该结构的涡振临界风速小于设计风速,且涡振区横风向响应起控制作用。据此,在已有光热电站吸热塔气弹模型的基础上进行了风洞试验;在不同结构阻尼比下采集了15 min的模型顶部加速度时程;运用随机减量法和广义卡尔曼滤波法得到气动阻尼比。结果表明:两种方法识别的气动阻尼比吻合较好;在不同加速度幅值处识别的总阻尼比具有随加速度幅值的增大先增大后减小的规律;根据ASCE/SEI7-10,在重现周期为50年,C类地貌条件下,风速6. 5 m/s时识别的气动阻尼比为负的最小。这些规律为涡振区横风向响应起控制作用的现象提供了合理的解释。

通过风洞试验研究了大跨度矩形钢拱肋气弹模型在均匀流场和紊流场中3种攻角（-3°、0°、＋3°）、多种偏角（0°～90°）条件下的涡振响应。研究结果表明：均匀流场中,发现了稳定的一阶反对称竖弯和对称竖弯涡振,紊流场中未发现明显稳定的涡振;均匀流场中,一阶反对称竖弯涡振振幅很小,风速较低,锁定区也很窄;一阶对称竖弯涡振振幅很大,风速较高,锁定区也很宽;1/4断面涡振振幅大于拱顶断面涡振振幅;可以认为当偏角大于10°时,矩形拱肋不会出现涡振。

当气流流过塔筒的表面时,在流体黏性和逆压梯度的作用下,流体在塔筒的表面会产生边界层分离,使流体产生回流,进而在塔筒两侧的尾流区产生交替脱落的旋涡。当塔筒固有频率与涡脱频率相近时,就会引发诱发塔筒的共振。涡振严重时会造成倒塔事故。该文通过深入研究涡激振动的机理,提出了多种涡激振动响应的计算方法,并从塔筒结构形式、气动力干扰以及阻尼耗能的角度出发,分别给出了涡振减振思路。

为研究山区峡谷大跨度人行悬索桥的抗风性能,以一座跨度为389 m的人行悬索桥为背景开展风洞试验研究。首先采用地形模型风洞试验获得加劲梁设计基准风速、静阵风风速和颤振检验风速;然后采用节段模型测力风洞试验测得加劲梁气动力系数随风攻角的变化规律,采用节段模型测振风洞试验测得加劲梁在风荷载作用下的竖向位移根方差及扭转角根方差,以分析加劲梁的涡振特性和颤振稳定性。结果表明随着风攻角由-10°变化到10°,加劲梁的阻力系数先减小后增大,升力系数明显增大,扭矩系数缓慢增大;加劲梁在+3°和+5°风攻角下均发生了扭转涡振和软颤振现象,但涡振的起始风速均大于设计基准风速,颤振临界风速均大于颤振检验风速,表明该桥具有较好的涡振性能和颤振稳定性。

为研究板桁结合梁的涡振性能及抑振措施,以国内某拟建公轨两用斜拉桥为研究对象,通过1:60缩尺比节段模型风洞试验,在低阻尼条件下研究主梁的涡振性能及涡振主要诱因,进一步探究检修道栏杆形式、安装水平翼板以及间隔封闭检修道栏杆对板桁结合梁涡振性能的影响。研究结果表明:该板桁结合梁在成桥状态+3°风攻角下会发生大幅竖向及扭转涡振,而且桥面检修道栏杆和防撞栏杆是引起涡振的主要原因。改变检修道栏杆外形对竖向和扭转涡振的控制效果都不理想;安装水平翼板能够有效抑制竖向涡振,但是对扭转涡振的控制效果不佳;间隔封闭检修道栏杆对主梁竖向及扭转涡振均有较好的控制效果,而且其控制效果与封闭栏杆的方式有关,而非仅取决于透风率的改变。从机理上看,这可能是因为间隔封闭检修道栏杆不仅改变了涡脱方式,而且削弱了涡激力沿...

针对开槽变截面这一新型桥梁断面,为研究其颤振与涡振性能,以某人行桥为工程背景,制作缩尺比为1/29的全桥气弹模型进行风洞试验。设计电涡流杠杆式和悬臂式TMD,研究其减振效率。研究表明:在0°和±3°风攻角和0°,15°,30°,45°,60°和90°风偏角下,主梁颤振临界风速均大于颤振检验风速(104.4 m/s);设计基准风速范围(0~58.4 m/s)内,在0°和±3°风攻角及0°,15°和30°风偏角下,主梁发生1阶竖弯、1阶扭转及2阶竖弯涡振;与0°风攻角相比,在+3°风攻角下,1阶与2阶竖弯涡振风速锁定区间有延迟,振幅分别减小和增大;布置TMD之后,涡振风速锁定区间几乎不变,振幅最大值对应的风速减小,振幅分别减少46%,47%和77%。

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的全飘浮体系斜拉桥,桥塔高度超过270 m。为了检验桥塔在施工阶段的抗风安全性,采用ANSYS软件分析该桥北塔结构动力特性,并制作缩尺比为1∶100的自立北塔气动弹性模型进行风洞试验,研究桥塔自立状态在均匀流场、紊流场中的涡振和驰振响应,以及在紊流场中的抖振响应。结果表明:桥塔自立状态在均匀流场中检验风速范围内仅发生了微小的涡振,未发生驰振现象;在紊流场中检验风速范围内桥塔未发生明显的涡振、驰振等现象;在紊流场中施工阶段设计基准风速作用下,桥塔顺桥向抖振位移远大于横桥向抖振位移,当风向角为15°及60°~75°时,桥塔塔顶顺桥向抖振位移均方根最大,为62~67 mm,不影响桥塔施工安全。

采用节段模型风洞试验和CFD数值模拟对宽高比为5∶1的双幅矩形断面涡振气动干扰进行了研究。分析了不同水平间距对双矩形断面竖弯和扭转涡振响应的影响。在水平间距比为1.2时进行了动态压力测试,并分别对竖弯和扭转涡振风速下的脉动风压场进行POD分析。结果表明双矩形断面间存在显著的气动干扰,且一般而言下游断面的涡振响应大于上游断面。前两阶本征模态与双矩形断面涡振相关联,由前两阶本征模态可重构脉动风压场。CFD数值模拟的结果表明双矩形断面的涡振符合“撞击剪切层失稳机制”,且一个周期内上游断面下风向以及下游断面上风向区域的流动变化较为显著。CFD模拟与POD分析的结果相符合,两者相结合可用于分析双矩形断面的涡振现象。

以某大跨双边钢主梁-UHPC组合梁斜拉桥为工程背景,通过节段模型风洞试验,针对+3°风攻角最不利工况,开展了主梁涡振性能减振措施优化研究。开展了导流板、稳定板、风嘴、栏杆透风率等单一和组合气动措施主梁涡振性能减振措施优化研究。试验结果表明,该桥在试验风速范围内出现了明显的竖向与扭转涡振,且在相当大的阻尼范围内仍然存在,优化的气动措施表明设置主梁底板下的水平稳定板靠近边主梁抑振效果更明显。下中央竖向稳定板的高度和稳定板数量对涡振的抑制作用影响不明显。组合气动措施上下稳定板加人行栏杆局部封闭对主梁抑振效果最明显,涡振幅值抑制率达85%。