大跨度桥梁高阶涡振幅值对比风洞试验研究

发布时间：2019-08-19 18:31

【摘要】：为研究三维(3D)柔性桥梁及其二维(2D)刚性节段模型的高阶涡振幅值换算系数,采用一3D多点弹性支撑气弹模型开展风洞试验实测高阶涡振响应,并基于该气弹模型的模态参数按照1:1的原则设计制作2D刚性节段模型开展对比风洞试验研究。气弹模型与节段模型之间的几何缩尺比为1,两者具有相同的截面尺寸、等效质量、固有频率以及阻尼比;风洞试验实测到了气弹模型和节段模型对应不同模态阶次的高阶涡振锁定现象。试验结果表明:对于同阶模态,气弹模型和节段模型的起振风速、振动卓越频率以及区间跨度吻合良好,在高阶涡振幅值换算关系上,气弹模型约为节段模型的1.3倍。
【图文】：

偷亩员龋嚆绫?所示。表1某大跨度悬索桥实桥加劲梁与多点弹性支撑气弹模型参数对比Tab．1Thecomparisonofparametersbetweenalargespansuspensionrealbridgeandaerodynamicmodel参数缩尺比实桥气弹模型长度L/mλL=1/100810(半跨长度)8．1截面宽度B/mλL=1/100240．24截面高度D/mλL=1/10040．04截面刚度/(N·m)λEI=λ5L=1/10058．4×101184等效质量/(kg·m－1)λm*=λ2L=1/1002300003．0固有弯曲基频f/Hzλf=1/100．151．5安装在风洞中的气弹模型，如图1所示。模型总体尺寸为240mm×40mm×8100mm。如图2所示，模型延展向由108节不连续的75mm(包含了每两节段之间2mm的间隙)模型节段组成，每一节段的总体尺寸为240mm×40mm×75mm，模型外表面统一粘贴0．5mm后ABS板确保表面粗糙度的一致。图1风洞试验中的多点弹性支撑气弹模型试验Fig．1Themulti-elasticallysupportedaeroelasticmodelinwindtunnel图2气弹模型总体尺寸示意图Fig．2Theoveralldimensionsofaeroelasticmodel模型内部布置扁平钢芯梁，如图3所示。钢芯梁通过M3螺杆提供模型断面的劲性骨架。模型的竖向刚度由17根等间距布置的直径3mm的钢丝和模型内部的钢芯梁共同提供。如图4和图5所示，单根钢丝以悬臂梁斜挑的方式将钢丝的弯曲刚度转化为模型支撑点处的竖向刚度。17根悬挑钢丝及支撑架布置在模型的尾流方向，并保证与模型尾部保持一倍截面宽度约为240mm的净距，减小支撑对来流的影响，同时也保证了模型底部的泄流净空。图3气弹模型截面构造Fig．3Thecrosssectiondetailsofaeroelasticmodel图4悬臂梁斜挑支撑示意图Fig．4Thediagramofcantilever-supportedbeam图5风洞试验中的弹性支撑Fig．5

河?多点弹性支撑气弹模型参数对比Tab．1Thecomparisonofparametersbetweenalargespansuspensionrealbridgeandaerodynamicmodel参数缩尺比实桥气弹模型长度L/mλL=1/100810(半跨长度)8．1截面宽度B/mλL=1/100240．24截面高度D/mλL=1/10040．04截面刚度/(N·m)λEI=λ5L=1/10058．4×101184等效质量/(kg·m－1)λm*=λ2L=1/1002300003．0固有弯曲基频f/Hzλf=1/100．151．5安装在风洞中的气弹模型，如图1所示。模型总体尺寸为240mm×40mm×8100mm。如图2所示，，模型延展向由108节不连续的75mm(包含了每两节段之间2mm的间隙)模型节段组成，每一节段的总体尺寸为240mm×40mm×75mm，模型外表面统一粘贴0．5mm后ABS板确保表面粗糙度的一致。图1风洞试验中的多点弹性支撑气弹模型试验Fig．1Themulti-elasticallysupportedaeroelasticmodelinwindtunnel图2气弹模型总体尺寸示意图Fig．2Theoveralldimensionsofaeroelasticmodel模型内部布置扁平钢芯梁，如图3所示。钢芯梁通过M3螺杆提供模型断面的劲性骨架。模型的竖向刚度由17根等间距布置的直径3mm的钢丝和模型内部的钢芯梁共同提供。如图4和图5所示，单根钢丝以悬臂梁斜挑的方式将钢丝的弯曲刚度转化为模型支撑点处的竖向刚度。17根悬挑钢丝及支撑架布置在模型的尾流方向，并保证与模型尾部保持一倍截面宽度约为240mm的净距，减小支撑对来流的影响，同时也保证了模型底部的泄流净空。图3气弹模型截面构造Fig．3Thecrosssectiondetailsofaeroelasticmodel图4悬臂梁斜挑支撑示意图Fig．4Thediagramofcantilever-supportedbeam图5风洞试验中的弹性支撑Fig．5Therealpictureofcantilever-supportedbeaminwind
【作者单位】： 中国建筑第五工程局有限公司;湖南大学土木工程学院;
【基金】：国家自然科学基金项目资助(91215302;51278189) 中铁二院院控科研课题(KYY2015051;14126199)
【分类号】：U446.1


本文编号：2528423