典型斷面渦激振動(dòng)與渦激力展向相關(guān)性研究.pdf

1、大跨度橋梁具有多階固有振動(dòng)模態(tài)，在不同的來流風(fēng)速下，各階模態(tài)可能依次發(fā)生渦激共振。因此，研究柔性結(jié)構(gòu)各階模態(tài)渦振的起振風(fēng)速和最大振幅具有重要意義。雖然針對(duì)某階振動(dòng)模態(tài)下的矩形及H形斷面渦振性能已有很多研究，但最大渦振振幅隨模態(tài)頻率、質(zhì)量阻尼參數(shù)、氣動(dòng)阻尼等的變化規(guī)律還不明確。Scruton數(shù)即質(zhì)量阻尼參數(shù)是影響渦激振動(dòng)的重要因素，Sc數(shù)會(huì)影響渦激振動(dòng)鎖定區(qū)間和渦振振幅，但Sc數(shù)中的質(zhì)量參數(shù)和阻尼參數(shù)對(duì)渦激振動(dòng)影響不同，缺乏質(zhì)量參數(shù)和阻尼

2、參數(shù)與渦振鎖定區(qū)間、渦振振幅之間的關(guān)系。另外，在實(shí)際風(fēng)作用下，沿橋軸線方向上的渦激力并不是完全相關(guān)的，特別是對(duì)于大跨橋梁，渦激力的空間相關(guān)性更加明顯，渦激力展向相關(guān)性的研究對(duì)渦振振幅預(yù)測(cè)有重要意義。
　　基于以上幾個(gè)問題，本文主要進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的研究:
　　(1)介紹了橋梁風(fēng)致振動(dòng)的主要類型，特別是對(duì)渦激振動(dòng)研究現(xiàn)狀做了概括，并對(duì)渦激振動(dòng)的相關(guān)理論做了簡(jiǎn)要的闡述。
　　(2)對(duì)寬高比B/D=6的大小比例矩形斷面及B

3、/D=5的H形斷面進(jìn)行節(jié)段模型渦激振動(dòng)試驗(yàn)。相同質(zhì)量及阻尼比的同一模型在不同彈性懸掛頻率下的試驗(yàn)結(jié)果表明，矩形與H形斷面的豎向渦振振幅不隨懸掛頻率改變。
　　(3)分別研究了質(zhì)量、阻尼參數(shù)對(duì)兩類斷面渦激共振的影響。結(jié)果表明，在相同質(zhì)量下，兩類斷面的渦振振幅隨結(jié)構(gòu)阻尼比ζs的增加而顯著減小;而在相同結(jié)構(gòu)阻尼比ζs下，兩類斷面的最大豎向渦振振幅對(duì)質(zhì)量參數(shù)的變化都不敏感。應(yīng)用斷面顫振導(dǎo)數(shù)分析了不同質(zhì)量下的氣動(dòng)阻尼變化，在增加質(zhì)量的同時(shí)實(shí)

4、際上降低了氣動(dòng)模態(tài)阻尼比ζa，因而可能引起最大渦振振幅對(duì)質(zhì)量變化不敏感。
　　(4)矩形斷面風(fēng)洞試驗(yàn)觀測(cè)到的兩個(gè)豎向渦振區(qū)間，其最大振幅比約2.2。分別計(jì)算了兩個(gè)渦振區(qū)間內(nèi)與最大振幅對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)阻尼，結(jié)果表明在考慮氣動(dòng)阻尼影響下應(yīng)用簡(jiǎn)諧渦激力模型對(duì)最大振幅比進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)最大振幅比不與St2成反比是因?yàn)閮蓚€(gè)區(qū)間最大振幅處氣動(dòng)阻尼的差異。
　　(5)以矩形和H形斷面風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，運(yùn)用FLUENT對(duì)矩形和H形斷面進(jìn)行數(shù)值模擬