近十年來,我國大跨度鋼拱橋建設發(fā)展很快,H型吊桿由于制造與施工方便等因素,被大量用于拱式橋梁建設中。但是H型吊桿由于具有大長細比、斷面較鈍、阻尼較小等特點,往往氣動穩(wěn)定性極差,極易在風作用下發(fā)生渦激共振和馳振,使構(gòu)件產(chǎn)生疲勞損傷甚至短時間內(nèi)破壞,影響橋梁使用壽命甚至危及整體橋梁的安全。本文針對橋梁中常見的H型吊桿結(jié)構(gòu)進行了以下研究:(1)為了研究結(jié)構(gòu)阻尼比變化對H型吊桿橫風向馳振和渦激共振的影響,基于電磁感應原理設計了一種新型的阻尼器,便于連續(xù)地調(diào)整H型吊桿的結(jié)構(gòu)阻尼比,而不引入附加剛度和非線性效應,研究發(fā)現(xiàn):增大阻尼比能夠有效抑制硬馳振,但對于軟馳振在一定范圍內(nèi)增大阻尼比影響很小,只有阻尼比增大到一定程度才能有效抑制軟馳振;渦振振幅隨阻尼比的增大呈指數(shù)型減小。(2)為了研究結(jié)構(gòu)無量綱質(zhì)量對H型吊桿橫風向馳振和渦激共振的影響,本文進行了五組不同質(zhì)量比工況的風洞測振試驗,研究發(fā)現(xiàn):在一定范圍內(nèi)增大質(zhì)量比,對馳振影響不大或使得馳振風速位移曲線向更高約化風速平移,只有質(zhì)量比增大到一定程度才能有效抑制馳振;增加質(zhì)量比能夠減小渦振振幅但也會使渦振鎖定風速區(qū)間向更低約化風速平移。不同阻尼比和質(zhì)量比組成的相近Scruton數(shù)下H型吊桿的馳振和渦振響應并不相同,因此在一定范圍內(nèi)不宜僅用一個Scruton數(shù)整體描述H型吊桿的質(zhì)量阻尼。(3)通過被動格柵在風洞中模擬了不同紊流強度、紊流積分尺度的紊流風場,并進行了H型吊桿的風洞測振試驗,研究發(fā)現(xiàn):紊流強度隨試驗風速的增大呈指數(shù)型減小,紊流積分尺度隨試驗風速的增大則呈冪函數(shù)型增大;紊流風場會抑制馳振振幅,增大渦振振幅甚至激發(fā)均勻流中不會出現(xiàn)的渦振。(4)通過測量H型吊桿的靜力三分力系數(shù),根據(jù)馳振準定常理論計算馳振力系數(shù)和馳振臨界風速,研究發(fā)現(xiàn):在小阻尼比工況均勻流場中馳振力系數(shù)為負的攻角均發(fā)生了馳振但有些馳振力系數(shù)為正的攻角也發(fā)生了馳振這是偏危險的;在阻尼比超過0.3%時,計算馳振臨界風速與試驗值相比也是偏危險的,所以馳振準定常理論并不完全適用于H型斷面。(5)通過對H型吊桿進行靜止繞流與馳振和渦振狀態(tài)測壓試驗,計算了各測點平均風壓系數(shù)和脈動風壓系數(shù),并對數(shù)據(jù)進行積分處理和FFT變換,得到了模型的氣動升力時程及其頻譜圖,從更微觀的氣動力角度解釋了模型出現(xiàn)風振的原因。
【學位單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U441.3
【部分圖文】：

第二章 不同阻尼比下 H 型吊桿風振特性滯力，通過沒入油箱的裝置與硅油的相加，但在變換不同的阻尼時需要更換油硅油，更換不方便，并且需要多種尺寸了硅油阻尼器示意圖。

9圖 2.2 基于電磁感應原理的阻尼裝置由于傳統(tǒng)的外包阻尼膜和油箱阻尼器不能方便快捷的實現(xiàn)彈簧懸掛系統(tǒng)阻尼的變化，本文作者基于電磁感應原理設計了一種新型的阻尼器，便于連續(xù)地調(diào)整 H 型的結(jié)構(gòu)阻尼比，而不引入附加剛度和非線性效應，如圖 2.2 所示。本裝置可以實現(xiàn)

第二章 不同阻尼比下 H 型吊桿風振特性輕質(zhì)鋁合金方管焊接而成的芯梁和輕質(zhì)泡沫組成，并在模型表面貼上一層涂硅保護紙。圖 2.5 為模型各構(gòu)件組合示意圖，圖 2.6 為 H 型吊桿模型截面參數(shù)與風攻角示意圖，圖2.7 為風洞內(nèi)部彈性懸掛裝置照片，圖 2.8 為 H 型吊桿輕質(zhì)泡沫模型照片。圖 2.5 模型各構(gòu)件組合示意圖圖 2.6 模型截面參數(shù)與風攻角示意圖

【參考文獻】

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本文編號：2828621