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湖南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：李宇冯朴陈哲李加武长安大学公路学院

目前，Π型主梁是中等跨度斜拉桥最常用的主梁类型，但有关它的抖振力展向相关性的研究却非常少. 因此，有必要对该问题开展深入的研究，以提高Π型主梁的抖振计算精度. 在本研究中，制作了三种宽高比（B:H）的双边箱式π型梁（BDSBG）... 详细信息

目前，Π型主梁是中等跨度斜拉桥最常用的主梁类型，但有关它的抖振力展向相关性的研究却非常少. 因此，有必要对该问题开展深入的研究，以提高Π型主梁的抖振计算精度. 在本研究中，制作了三种宽高比（B:H）的双边箱式π型梁（BDSBG）的节段模型，并在两类格栅湍流场和均匀流引起的“特征湍流”中，通过测压试验测量了各测点的风压时程，用于计算抖振力及其功率谱、抖振力的展向互相关系数和展向相干函数，进而研究了不同的B:H和湍流场对BDSBG的抖振力的功率谱和抖振力展向相关性的影响. 结果表明：1）随着B:H的增加，BDSBG的抖振力的能量逐渐减小；湍流场的湍流度越大，提供给BDSBG的抖振力的能量也就越多；另外，格栅湍流会极大地削弱涡脱频率对BDSBG的抖振力功率谱的影响. 2）随着B:H的增加，BDSBG的抖振力展向的相关性和相干性都逐渐增大，并都分别远大于脉动风展向的相关性和相干性，而且它们的差距会随着B:H的增加而增大；另外，随着湍流场的湍流度的增加，BDSBG的抖振力展向相关性也会逐渐增大，但BDSBG的抖振力展向相干性的离散性和涡脱频率对BDSBG的抖振力展向相干性的影响则都会逐渐减弱.

关键词：双边箱式π型梁宽高比抖振力功率谱展向相关性风洞试验

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双边箱式π型梁的抖振力特性及气动导纳的试验研究

双边箱式Π型梁的抖振力特性及气动导纳的试验研究

引用

作者：陈哲长安大学

学位级别：硕士

随着双边箱式π型梁在大跨度桥梁上的广泛应用,其抗风性能的研究也迫在眉睫。本文主要针对双边箱式π型梁的抖振力特性及气动导纳进行详细研究。主要研究内容如下:(1)对风洞流场品质进行了测量分析。采用被动格栅装置模拟了两种特性不... 详细信息

随着双边箱式π型梁在大跨度桥梁上的广泛应用,其抗风性能的研究也迫在眉睫。本文主要针对双边箱式π型梁的抖振力特性及气动导纳进行详细研究。主要研究内容如下:(1)对风洞流场品质进行了测量分析。采用被动格栅装置模拟了两种特性不同的三维湍流场,考察了两类格栅湍流场的均匀性和各向同性,得到了两类格栅湍流场的风速数据和基本统计参数。(2)设计了三种不同宽高比双边箱式π型梁节段测压模型。在风洞均匀流场中进行了测力测压试验,得到了三种宽高比双边箱式π型梁的静三分力系数。对双边箱式π型梁在自身特征湍流作用下的表面压力分布特征、脉动压力谱特性、抖振力谱特性和抖振力展向相关性进行了分析,研究了宽高比、风攻角和平均风速对特征湍流下双边箱式π型梁抖振力谱的影响及不同宽高比双边箱式π型梁的抖振力展向相关性特征。结果表明特征湍流作用下模型宽高比和风攻角会影响双边箱式π型梁的抖振力能量分布,平均风速仅对涡脱频率处的抖振力能量有影响。特征湍流作用下双边箱式π型梁抖振力展向相关性会随双边箱式π型梁宽高比减小显著增强。双边箱式π型梁在特征湍流作用下的抖振力展向相干函数试验值在中低频存在剧烈波动,在涡脱频率处抖振力展向相干函数值会明显增大。(3)对三种不同宽高比双边箱式π型梁模型在两类格栅湍流场中进行了测压试验。对两类格栅湍流场中双边箱式π型梁的表面压力分布特征、脉动压力谱特性、抖振力谱特性和抖振力展向相关性进行了分析,研究了宽高比、风攻角对双边箱式π型梁抖振力谱和抖振力展向相关性的影响。建立了三种宽高比双边箱式π型梁抖振力展向相干函数经验模型。对比讨论了格栅湍流和特征湍流中双边箱式π型梁的抖振力特性。结果表明格栅湍流中特征湍流引起的双边箱式π型梁模型抖振力能量占总抖振力能量的比重较小。双边箱式π型梁模型抖振力展向相干函数在低频段会出现波动,相比于特征湍流作用下双边箱式π型梁模型抖振力展向相干函数,波动明显减缓,且随模型宽高比增大而减缓。抖振阻力展向相干性在低频会出现小于纵向脉动风速展向相干性的情况,这种情况会随模型宽高比增大而消失。(4)识别了三种宽高比双边箱式π型梁三维一波数气动导纳和二维气动导纳并拟合成了目标函数。研究了湍流场特性、模型宽高比和风攻角对双边箱式π型梁二维气动导纳的影响。结果表明双边箱式π型梁二维气动导纳在低频段和涡脱频率处会出现增大的现象,这和Sears函数有显著区别。两类格栅湍流场中的双边箱式π型梁二维气动导纳基本一致,不同宽高比及不同风攻角下双边箱式π型梁二维气动导纳有显著区别。

关键词：大跨度桥梁双边箱式π型梁风洞试验抖振力气动导纳展向相关性

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风嘴几何参数对双边箱式π型梁涡振性能的影响

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建筑科学与工程学报 2022年第5期39卷 74-83页

作者：李加武徐敏建王子健邢松长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学风洞实验室陕西西安710064 中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津300074

为研究风嘴几何参数对双边箱式π型梁涡振性能的影响,设计了包括原断面在内的4类试验组合,共计14种试验工况,通过节段模型测振试验,测得不同工况下Π型梁涡振振幅随试验风速的变化,分析了0°风攻角下不同风嘴长度和尖端高度对双边箱式... 详细信息

为研究风嘴几何参数对双边箱式π型梁涡振性能的影响,设计了包括原断面在内的4类试验组合,共计14种试验工况,通过节段模型测振试验,测得不同工况下Π型梁涡振振幅随试验风速的变化,分析了0°风攻角下不同风嘴长度和尖端高度对双边箱式π型梁涡振振幅、锁定区间长度和起振风速的影响。采用SST k-ω模型进行计算流体力学分析,模拟了原断面和不同风嘴措施下双边箱式π型梁断面周围的流场特性,结合静态绕流涡量演化图探讨了不同风嘴措施的涡振抑制机理。结果表明:多数风嘴措施能有效抑制双边箱式π型梁的竖弯涡振,同时降低其扭转涡振振幅;尖端高度与梁高之比为5/6时,该Π型梁的涡激共振被完全抑制,涡振性能表现良好;增大风嘴长度和令风嘴尖端朝下有助于减小断面的涡振振幅和锁定区间长度,提高起振风速,对该Π型梁的抑振效果更显著;双边箱式π型梁原断面涡激共振明显,安装风嘴能减弱上表面气体的流动分离,减小漩涡尺度,有利于抑制涡振;双边箱式π型梁下表面周期性脱落并移动的漩涡是其扭转涡振的驱动性因素。

关键词：结构风工程双边箱式π型梁涡激共振风嘴形式风洞试验数值模拟

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