独塔部分地锚斜拉桥涡振气动抑振措施与气动影响研究

作     者：祝志文 刘桂荣 沈焯悦 刘帅永 汤琴 

作者机构：汕头大学土木与智慧建设工程系 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52278509) 

主　　题：涡振 部分地锚斜拉桥 双边箱主梁 抑振措施 力系数 气动机理 

摘      要：为解决Π形截面双边箱主梁易引发涡振的问题，以结构复杂的独塔部分地锚斜拉桥为例，采用Ansys有限元软件建立全桥模型，根据动力特性分析的结果设计节段模型，开展不同风攻角和风速下的节段模型涡振试验，研究气动抑振措施及其气动影响。研究表明，在规范阻尼比水平、常遇风速范围和±3°风攻角范围内，原设计主梁断面在竖弯和扭转方向均发生了明显的涡激振动，竖弯涡振幅值明显超过规范限值。增设下稳定板或倒L形裙板能显著降低±3°风攻角范围内的竖弯涡振幅值，也能一定程度降低扭转涡振幅值，使得桥梁涡振满足规范要求。但5°风攻角时仅增设一种气动措施无法抑制涡振，需同时增设下稳定板和倒L形裙板。原主梁和增设气动措施的主梁在±3°风攻角范围内有足够的颤振稳定性，表明增设的涡振气动措施不影响原主梁的颤振稳定性。测力试验表明，与增设下稳定板基本不改变原主梁的阻力系数不同，增设倒L形裙板能明显减小原主梁阻力系数，且负风攻角下阻力降幅明显大于正攻角，表明倒L形裙板能流线化Π形截面主梁气动外形。增设倒L形裙板将明显增大升力和扭矩系数曲线斜率，预示竖弯和扭转气动阻尼的增大，因而能降低竖弯和扭转涡振，改善桥梁的抗涡振性能。研究结果能为大桥抗涡振设计提供依据，也能为同类桥梁抗风设计提供参考。