發(fā)布時間：2019-12-02 19:06

【摘要】：橋梁主梁結構渦激振動具有三維特性,主梁渦激力沿展向并不完全同步。在均勻流場條件下針對寬高比為5的矩形斷面主梁分別進行了振動狀態(tài)和靜止狀態(tài)風洞試驗,對其氣動力、尾流風速、表面壓力展向相關性等進行研究。結果表明:振動狀態(tài)矩形斷面主梁氣動力展向相關系數(shù)比靜止狀態(tài)大,渦振鎖定區(qū)內(nèi)升力系數(shù)相關系數(shù)最大值位于鎖定區(qū)間上升段而非振幅最大處。振動狀態(tài)矩形斷面主梁尾流區(qū)順風向及豎向脈動風速展向相關系數(shù)小于其氣動力展向相關系數(shù);靜止狀態(tài)矩形斷面主梁尾流區(qū)順風向脈動風速和豎向脈動風速展向相關系數(shù)沿展向距離呈指數(shù)衰減,且不同風速下對應的衰減曲線比較接近。
【圖文】：

幾何形狀斷面進行了氣動力展向相關性研究，并取得了一定的成果，但對于渦振鎖定區(qū)內(nèi)氣動力相關性研究相對較少。本文針對寬高比為５的矩形斷面主梁，在均勻流場條件下分別進行了振動狀態(tài)和靜止狀態(tài)風洞試驗，分析了鎖定區(qū)不同風速下氣動力、尾流脈動風及表面壓力展向相關性。１試驗裝置及參數(shù)試驗模型采用鋁合金芯梁與有機玻璃制作，模型寬Ｂ＝３００ｍｍ，高Ｄ＝６０ｍｍ，長Ｌ＝１８００ｍｍ，在模型表面沿展向布置８排測壓孔，每排測壓孔共布３２個測壓點，共計２５６個測壓點，如圖１所示。在尾流區(qū)布置一系列測點，以研究尾流區(qū)風速相關性與結構振動響應關系。根據(jù)國際風工程協(xié)會開展的矩形斷面氣動性能標準研究（ＢＡＲＣ，ＢｅｎｃｈｍａｒｋｏｎｔｈｅＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓｏｆａＲｅｃｔａｎｇｕｌａｒ５∶１Ｃｙｌｉｎ－ｄｅｒ）確定尾流測點位置，即在尾流區(qū)測點位于模型８排測壓孔對應位置后下方（下方０．５Ｄ＝３０ｍｍ，后方２Ｄ＝１２０ｍｍ），如圖１（ｂ）所示。試驗在湖南大學風工程試驗研究中心ＨＤ－２大氣邊界層風洞第一試驗段（長１７ｍ、寬３ｍ、高２．５ｍ）進行，風速范圍０～５８ｍ／ｓ連續(xù)可調(diào)，速度不均勻性低于１％，湍流度低于０．２％，平均氣流偏角低于０．５°。試驗風速范圍為０～１０ｍ／ｓ，試驗雷諾數(shù)范圍為Ｒｅ＝ＶＤ／υ＝０～４×１０４（Ｄ為矩形斷面高度；Ｖ為試驗來流風速；υ為空氣運動黏性系數(shù)，取υ＝１．５×１０－５ｍ２／ｓ）；非渦振鎖定區(qū)以０．２ｍ／ｓ步長增加風速，渦振鎖定區(qū)以０．１ｍ／ｓ步長增加風速。采用澳大利亞

與振動相關的自激力組成。為了考慮氣動力中與主梁運動相關的自激力影響，Ｒｉｃｃｉａｒｄｅｌｌｉ提出了如下相關性公式［１４］ＲＣｉ（δ／Ｄ）＝（１－ｄｉ）ｅｘｐ－ｃｉδ［］Ｄ＋ｄｉ（４）式中ｄｉ（ｉ＝Ｄ，Ｌ，Ｍ，分別表示阻力、升力及升力矩系數(shù)）為該指數(shù)衰減函數(shù)的漸近值，即為氣動參數(shù)中完全相關的部分；ｃｉ，ｄｉ可通過對試驗數(shù)據(jù)進行最小二乘擬合得到。２．２矩形斷面主梁氣動力展向相關系數(shù)２．２．１振動狀態(tài)圖３所示為振動狀態(tài)矩形斷面主梁渦激振動響應曲線。從圖３中可以看出，矩形斷面主梁發(fā)生了明顯的豎向渦激振動現(xiàn)象，對應渦振鎖定區(qū)為３．０～４．３６ｍ／ｓ，最大無量綱振幅為Ａｙ／Ｄ＝０．０４７４；試驗過程中未發(fā)現(xiàn)明顯的扭轉渦激共振現(xiàn)象。圖３矩形斷面主梁振動響應隨風速變化曲線Ｆｉｇ．３Ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｔｈｅｒｅｃｔａｎ－ｇｕｌａｒｓｅｃｔｉｏｎｇｉｒｄｅｒｖｓ．ｗｉｎｄｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ針對豎向渦激振動時對應氣動力展向相關性進行分析，分別選�。穫�對應風速進行矩形斷面主梁氣動力展向相關性分析，，如表３及圖４所示。不同風速下氣動力沿展向相關系數(shù)結果如圖５所示。需表３矩形斷面主梁氣動力展向相關性分析風速選�。裕幔猓常樱澹欤澹悖簦椋铮睿铮妫簦瑁澹鳎椋睿洌觯澹欤铮悖椋簦椋澹螅妫铮颍幔睿幔欤螅椋螅铮妫悖铮颍颍澹欤幔簦椋铮睿铮妫簦瑁澹幔澹颍铮洌睿幔恚椋悖妫铮颍悖澹螅铮妫簦瑁澹颍澹悖簦幔睿纾酰欤幔颍螅澹悖簦椋铮睿纾椋颍洌澹蝻L速／（ｍ·ｓ－１）豎向振幅

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本文編號：2568868