为了研究边箱钢-混叠合梁悬索桥的颤振性能,以某大跨度悬索桥为背景,通过一系列节段模型风洞试验,研究了边箱钢-混叠合梁悬索桥的颤振形态及特性,并详细分析了上、下中央稳定板、水平导流板、裙板、锐化风嘴等气动措施对其颤振性能的影响。结果表明:边箱钢-混叠合梁颤振呈现以扭转为主、单一频率振动的弯扭耦合振动特征,即出现软颤振现象,且振动频率与系统扭转频率相近;通过气动优化研究发现,对于边箱钢-混叠合梁,中央稳定板对于提高其颤振临界风速的作用有限,而水平导流板与裙板组合气动措施的作用效果明显,可显著提高其颤振临界风速。此外,锐化风嘴亦可改善边箱钢-混叠合梁颤振性能。

以某大跨双边主梁钢混叠合梁斜拉桥为工程背景,通过风洞试验研究钝体主梁断面的涡振性能并提出合理的气动优化措施。试验发现边主梁叠合梁开口截面主梁在低风速下容易发生涡激共振,且随攻角由正变负涡振性能愈发不利。气动措施优化结果表明边主梁底部设置外侧设置水平稳定板比在内侧设置水平稳定板效果明显。而梁底竖向稳定板对竖向涡振起到一定抑制作用,但是却导致扭转涡振加剧;检修道栏杆顶部抑流板的制涡效果优于在梁底设置水平稳定板,说明主梁断面上部构造对其涡振性能影响更显著。而在边主梁两侧设置风嘴,其制涡效果最好,涡振幅值抑制率达80%。

为提高大跨度双层桁架梁悬索桥的颤振性能,以主跨为1700 m的杨泗港长江大桥为工程背景,通过节段模型风洞试验,分别研究了上中央稳定板、下稳定板、水平翼板以及组合措施对主梁颤振性能的影响,并通过将有效气动措施与主梁原有构件相结合的方法来减小传统气动措施带来的不利影响,针对最优气动方案,研究了阻尼比对主梁颤振性能的影响.研究结果表明原主梁断面在0°和+3°攻角下发生了没有明显发散点的单自由度扭转软颤振,颤振临界风速分别为50.5 m/s和31.2 m/s;安装于上层桥面的上中央稳定板、下层桥面的下稳定板以及与人行道底部齐平的水平翼板均能不同程度地提高主梁的颤振稳定性;当把水平翼板与下层桥面的下稳定板组合后,主梁的颤振临界风速增长率可高达34%,在此基础上提出了将上层托架和人行道板加宽、并将下稳定板和检修车轨道相结合...

为提高钢-混叠合窄梁的抗风性能,以山区大跨窄梁悬索桥——紫坪铺特大桥为背景,采用节段模型风洞试验对其加劲梁气动稳定性及其抑振措施进行研究。风洞试验观察到加劲梁原始断面在负攻角下会发生驰振发散,基于此,采用节段模型动力试验对比了调整检修道位置、调整防撞护栏透风率、设置下稳定板、设置水平导流板等气动措施的驰振抑振效果,并进一步通过节段模型静力试验进行检验。结果表明检修道置于梁底的驰振抑振效果略好于置于桥面边缘;不同程度封闭防撞护栏或采用下稳定板反而会使结构的气动性能劣化;采用增设水平导流板及下移检修道的组合气动优化措施可大幅提高驰振临界风速,明显改善气动性能。

为研究检修车轨道位置与导流板对宽体扁平箱梁断面涡振性能的影响,以深中通道伶仃洋大桥(大跨度宽体扁平钢箱梁悬索桥)为背景,通过1∶25节段模型风洞试验测试了主梁的涡振响应,并采用计算流体动力学方法(CFD)对断面的二维流场进行了模拟.结果表明增大检修车轨道与主梁底板边缘之间距离l能够显著提高宽体扁平钢箱梁的涡振性能,当l≥Wb/6(Wb为主梁底部宽度)时,可完全消除宽体扁平箱梁在各风攻角下的涡激振动;在检修车轨道处设置17°倾角的内侧或双侧导流板均能够显著抑制梁体的涡激振动,且抑制效果相同,当l≥Wb/10时,布置导流板可完全消除梁体的涡激振动;增大检修车轨道与主梁底板边缘之间距离以及设置导流板均是通过消除断面下游斜腹板处的尾流漩涡,从而降低梁体受到的周期性涡激力,达到抑制主梁涡振的效果.

某大跨度矩形钢箱梁铁路斜拉桥存在常遇风速下的涡激振动(VIV)。为了抑制涡激振动,采用1∶50节段模型风洞试验,研究了不同气动措施对主梁涡振制振的作用,包括减小栏杆透风率、增设裙板、导流板以及三角形风嘴。试验结果表明,除三角形风嘴能够适当降低主梁的竖弯涡振外,其他气动措施抑制涡振的作用不明显。在此基础上,提出了带平台的三角形下行风嘴的制振措施。试验结果表明,该措施能够有效抑制涡振,继而通过1∶25大比例尺节段模型风洞试验对该措施的有效性进行了验证。采用计算流体动力学(CFD)的方法,对该气动措施的制振机理进行了研究。试验结果表明,带平台的三角形下行风嘴能够同时降低主梁上、下表面的旋涡尺寸,并有效减小主梁受到的非定常气动力,从而达到抑制主梁涡振的效果。该研究成果可为大跨度铁路斜拉桥钢箱梁的涡振制...

基于数值计算方法研究了开口断面主梁的颤振稳定性及下稳定板的作用机理.通过对比风洞试验的三分力及颤振临界风速结果,验证数值计算方法的可靠性,借助流场可视化直观地分析了颤振机理及下稳定板的抑制机理.结果表明来流在上游栏杆、上游箱室底板及下检修道处分离形成旋涡并向下游发展,期间产生与桥断面运动方向相同的气动力,成为颤振发散主导因素.在桥梁断面增设下稳定板能形成稳定的旋涡,气动力总体做负功,有效地抑制了颤振发散.增设1/4下稳定板,稳定板间形成了稳定的旋涡,气动力在运动周期内持续做负功,而同时增设下中央稳定板和1/4下稳定板在上游检修道与稳定板间形成的旋涡与上表面的旋涡交替主导气动力的方向,气动力先做负功后做正功再做负功.故只增设1/4下稳定板相比同时增设1/4下稳定板和下中央稳定板更有利于改善主梁...

武汉杨泗港长江大桥主桥为主跨1 700m的悬索桥,加劲梁主桁架为华伦式桁架结构,上、下层行车道桥面系均采用正交异性钢桥面板。为了解大桥静力及抗风安全性,采用BNLAS软件建立主桥整体空间杆系有限元模型进行理论计算,制作1∶52.67主桁梁节段模型和1∶120全桥气动弹性模型,进行风洞试验,分析静动力特性以及抗风措施对动力特性的影响。结果表明:大桥恒载与活载的作用效应之比约为9∶1,加劲梁竖向、横向挠跨比均远小于规范允许值,大桥静力特性满足要求;主梁颤振失稳形式为"软颤振",主梁上层桥面外侧挑臂加宽90 cm后,大桥的静风稳定性和气动稳定性均满足要求。

为研究宽幅分体箱梁桥梁涡激振动特性及其相应振动抑制方法，以某主梁总宽度为64.1 m的分体箱梁大跨悬索桥为工程背景，在均匀流场下对1∶70缩尺比节段模型进行了风洞试验.首先研究了主梁成桥态在0°、±3°和±5°五种不同来流攻角下的涡激振动特性;其次，考察了单一气动措施（包括设置水平气动翼板、封闭中央开槽、隔涡网以及检修车轨道导流板），以及各种组合措施对主梁涡激振动的影响，检验了这些措施对主梁颤振性能的影响.研究结果表明:宽幅分体式双箱梁在5个风攻角下均发生了竖向自由度涡激共振，其中最不利攻角为3°，竖向振幅最大值为0.69 m，超过《公路桥梁抗风设计规范》限值的70%;设置隔涡网和采用组合气动措施后，较原始主梁，涡振振幅下降50.7%~98.6%;尽管抑振措施使主梁颤振临界风速降低6%~15%，但仍满足抗风设计要求.

采用SST K-ω湍流模型，对二维切角方形桥塔气动措施进行了全风向角下的CFD数值模拟研究，雷诺数为5×10~4。分析了添加气动措施对桥塔气动力系数、横风向气动力频谱、斯托罗哈数的影响，并与试验结果进行了对比，二者吻合较好。研究结果表明，风向角α≤25°，升力系数呈下降趋势，添加翼板会显著增大桥塔升力系数;α>25°，升力系数呈上升趋势，添加气动措施对桥塔升力系数没有影响。添加气动措施后桥塔阻力系数会增大，最小阻力系数出现在5°～10°风向角范围内。不同风向角下的模型涡脱方式不同，包含的涡脱频率也不同，漩涡脱落不一定是单纯的正弦现象。添加气动措施会减小模型St数，最大St数出现在5°～15°风向角之间。