典型斷面渦激振動與渦激力展向相關性研究.pdf

1、大跨度橋梁具有多階固有振動模態(tài)，在不同的來流風速下，各階模態(tài)可能依次發(fā)生渦激共振。因此，研究柔性結構各階模態(tài)渦振的起振風速和最大振幅具有重要意義。雖然針對某階振動模態(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、質量阻尼參數、氣動阻尼等的變化規(guī)律還不明確。Scruton數即質量阻尼參數是影響渦激振動的重要因素，Sc數會影響渦激振動鎖定區(qū)間和渦振振幅，但Sc數中的質量參數和阻尼參數對渦激振動影響不同，缺乏質量參數和阻尼

2、參數與渦振鎖定區(qū)間、渦振振幅之間的關系。另外，在實際風作用下，沿橋軸線方向上的渦激力并不是完全相關的，特別是對于大跨橋梁，渦激力的空間相關性更加明顯，渦激力展向相關性的研究對渦振振幅預測有重要意義。
　　基于以上幾個問題，本文主要進行了如下幾個方面的研究:
　　(1)介紹了橋梁風致振動的主要類型，特別是對渦激振動研究現狀做了概括，并對渦激振動的相關理論做了簡要的闡述。
　　(2)對寬高比B/D=6的大小比例矩形斷面及B

3、/D=5的H形斷面進行節(jié)段模型渦激振動試驗。相同質量及阻尼比的同一模型在不同彈性懸掛頻率下的試驗結果表明，矩形與H形斷面的豎向渦振振幅不隨懸掛頻率改變。
　　(3)分別研究了質量、阻尼參數對兩類斷面渦激共振的影響。結果表明，在相同質量下，兩類斷面的渦振振幅隨結構阻尼比ζs的增加而顯著減小;而在相同結構阻尼比ζs下，兩類斷面的最大豎向渦振振幅對質量參數的變化都不敏感。應用斷面顫振導數分析了不同質量下的氣動阻尼變化，在增加質量的同時實

4、際上降低了氣動模態(tài)阻尼比ζa，因而可能引起最大渦振振幅對質量變化不敏感。
　　(4)矩形斷面風洞試驗觀測到的兩個豎向渦振區(qū)間，其最大振幅比約2.2。分別計算了兩個渦振區(qū)間內與最大振幅對應的氣動阻尼，結果表明在考慮氣動阻尼影響下應用簡諧渦激力模型對最大振幅比進行分析，發(fā)現最大振幅比不與St2成反比是因為兩個區(qū)間最大振幅處氣動阻尼的差異。
　　(5)以矩形和H形斷面風洞試驗結果為基礎，運用FLUENT對矩形和H形斷面進行數值模擬