2020年5月5日虎門大橋因施工臨時架設水馬產生了風致渦激共振（簡稱為渦振）現(xiàn)象,引發(fā)了社會輿論強烈關注。本文從渦振機理出發(fā),討論了橋梁主梁產生的渦振敏感性,依次闡述了渦振對橋梁主梁附屬構件中的導流板、抑流板、檢修軌道、欄桿、拉索等參數(shù)的響應程度,由此證實小尺度的水馬也能造成虎門大橋大幅振動的潛在可能性。同時,介紹和探討了結構阻尼比、來流攻角、湍流度與來流風速對渦振的影響,給出了相關橋梁阻尼比隨時間變化的實際觀測數(shù)據。分析得出多座橋梁結構發(fā)生渦振的原因與渦振自身的強敏感性密切相關。深入探討了利用橋梁渦振控制與發(fā)電等裝置,可以在對渦振進行安全控制的同時,實現(xiàn)能量的合理開發(fā)利用。 

【文章來源】：空氣動力學學報. 2020,38(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

橋的共振[3]

旋渦產生的原因與摩擦阻力有關。物體在平面上運動會存在摩擦阻力，風吹過物體也會受到物體提供的摩擦阻力。當風吹過物體表面時，在摩擦阻力的影響下，風速不斷減小，這使得物體表面壓力增大，摩擦阻力也隨著增大，繼而導致在摩擦阻力的影響下風速進一步降低。圖2所示是一簇自左向右的風，由于物體表面存在摩擦阻力，靠近物體表面的風速不斷減小。同時由于空氣中的分子之間存在相互作用力，也就是黏性力，上層的風受到下層風的影響，速度減小，同時風向發(fā)生改變。當初始風速與黏性力大小滿足一定關系時，從物體尾部脫離的風就變成了旋渦的形態(tài)。風在物體兩側尾部形成旋渦，當風速較小或黏性力較大時，兩側形成的旋渦較小，呈對稱分布，如圖3所示。當風速增大或黏性力減小時，形成的旋渦將逐漸增大。接下來將發(fā)生什么現(xiàn)象？1911年，科學家馮·卡門和希門茨通過試驗發(fā)現(xiàn)，風繞經結構體后會形成交替排列、旋轉方向相對的成對旋渦。為了紀念這一發(fā)現(xiàn)，將其稱為卡門渦街，如圖3、圖4所示。圖5為寬高比為1∶5的矩形在流場中產生的不同運動相位處的旋渦繞流圖[4]。引入無量綱參數(shù)雷諾數(shù)（Re），雷諾數(shù)反映了來流空氣微團的慣性力與黏性力之比，對旋渦脫落頻率有著顯著影響。

風在物體兩側尾部形成旋渦，當風速較小或黏性力較大時，兩側形成的旋渦較小，呈對稱分布，如圖3所示。當風速增大或黏性力減小時，形成的旋渦將逐漸增大。接下來將發(fā)生什么現(xiàn)象？1911年，科學家馮·卡門和希門茨通過試驗發(fā)現(xiàn)，風繞經結構體后會形成交替排列、旋轉方向相對的成對旋渦。為了紀念這一發(fā)現(xiàn)，將其稱為卡門渦街，如圖3、圖4所示。圖5為寬高比為1∶5的矩形在流場中產生的不同運動相位處的旋渦繞流圖[4]。引入無量綱參數(shù)雷諾數(shù)（Re），雷諾數(shù)反映了來流空氣微團的慣性力與黏性力之比，對旋渦脫落頻率有著顯著影響。圖4 圓柱卡門渦街[5]


本文編號：3615031