平行双幅桥气动干扰效应对颤振和涡振的影响

以主跨310 m的天津塘沽海河既有独塔斜拉桥拓宽工程的初步设计方案为背景,通过一系列弹簧悬挂节段模型风洞试验研究了箱形分离平行双幅桥之间的气动干扰效应对其颤振稳定性能和涡激共振特性的影响.结果显示:气动干扰效应使得箱形分离平行双幅桥与既有单幅桥相比,颤振临界风速明显降低,主要气动导数曲线递减至递增的转折点也明显提前,颤振稳定性能变差;气动干扰效应还使得箱形分离平行双幅桥与既有单幅桥相比,竖弯和扭转涡激共振最大幅值和风速锁定区间都有显著增大,涡激共振起振风速降低,斯脱罗哈数有所提高.结果还显示:气动干扰效应对箱形分离平行双幅桥下风侧桥的颤振和涡振性能的影响要比对上风侧桥的影响更大.因此,在将既有桥拓宽成分离平行双幅桥时必须考虑气动干扰效应对其颤振稳定性能和涡激共振特性的影响.     

间距比对叠合梁双幅桥涡振性能的影响

以工程中常用的双边工字钢式叠合梁平行双幅桥为对象,基于系列弹簧悬挂节段模型风洞试验,研究了不同间距比下叠合梁平行双幅桥涡振(VIV)干扰效应,并将上下游桥面涡振振幅、涡振风速锁定区间与单幅桥面进行了对比。结果表明:双幅桥与单幅桥相比,气动干扰效应使得双幅桥的最大涡振振幅和风速锁定区间都明显增加;双幅桥的最不利间距比为2～4,此时桥面最大涡振振幅最大且风速锁定区间更长;上下游桥面的振动存在一个相位差,受到折减风速、上游桥面振幅和间距比的共同影响。     

大跨度平行双幅桥面颤振性能干扰效应

以某大跨度平行双幅桥为背景,基于弹簧悬挂节段模型风洞试验和二维三自由度颤振分析理论,分析了叠合梁断面和箱梁断面两种常用桥梁断面形式的双幅桥的颤振性能及颤振驱动机理。研究表明,叠合梁断面双幅桥具有明显的攻角效应,0°攻角时双幅桥的颤振性能大幅降低,但大攻角下气动干扰效应对其颤振性能影响不大;而箱梁断面双幅桥的攻角效应并不明显,各攻角下其颤振临界风速比单幅桥均降低20%～25%。气动干扰效应不仅会降低颤振临界风速,还会使得桥面的颤振形态发生改变;两类断面的颤振驱动机理并不相同,气动干扰也致使上下游桥面的颤振驱动机理发生改变。     

大跨度双幅桥面桥梁气动干扰效应

通过两座双幅桥面桥梁抗风性能的研究,采用节段模型风洞试验对双幅桥面桥梁的气动干扰进行了初步研究。研究结果表明:对于双幅桥面桥梁的气动干扰效应主要表现为对涡激共振响应的影响;对颤振稳定性的影响则表现为,与单幅桥面桥梁相比双幅桥面桥梁的颤振临界风速有所降低;双幅桥面桥梁三分力系数的气动干扰效应主要表现为,下游桥面阻力系数降低,上游桥面桥梁阻力系数与单幅桥面相比略有降低。     

双幅桥面桥梁三分力系数气动干扰效应试验研究

针对大跨度双幅桥面桥梁三分力系数的气动干扰问题,采用风洞试验方法对某在建大跨度双幅桥面桥梁的气动干扰效应进行研究.分别改变双幅桥面间距、风攻角参数来研究其对双幅桥面三分力系数气动干扰效应的影响.研究显示,双幅桥面桥梁三分力系数的气动干扰效应主要表现为:下游桥面阻力系数的降低,上游桥面桥梁阻力系数与单幅桥面相比略有降低;上、下游桥面的升力系数和升力矩系数也存在一定的气动干扰效应,但相对而言影响较小,其影响可以忽略.     

公路主梁风嘴对大跨双幅公铁平层桥梁涡振的影响

以某新建大跨双幅公铁平层斜拉桥为研究背景,通过节段模型风洞试验,测试不同公路主梁风嘴条件下公路主梁和铁路主梁的涡振特性。研究结果表明：改变公路主梁风嘴角度能降低公路和铁路主梁的竖弯和扭转涡振振幅,但降低铁路主梁涡振的效果有限,降低公路涡振的效果较明显,较小的风嘴角度能减小桥梁的涡振振幅甚至抑制涡振出现;背风向主梁处于迎风向主梁的漩涡脱落区域时会形成干扰,导致背风向主梁涡振的卓越频率变得复杂,在较大的公路主梁风嘴角度下,背风向主梁振动的卓越频率包含自身频率和迎风向主梁频率;而在较小的公路主梁风嘴角度下,背风向主梁振动的卓越频率与迎风向主梁振动频率相同;无论是公路还是铁路,在迎风和背风时,涡振振幅存在很大区别,因此,在设计中,利用气动措施抑制双幅桥梁涡振时应该同时考虑对公路和铁路主梁的影响。     

基于Canny算法的双圆柱涡振干扰效应试验研究

基于Canny边缘检测算法,借助于流动可视化手段,研究大长细比双圆柱的涡激振动干扰效应。研究结果表明：当双圆柱串列布置时,下游圆柱通过干扰上游圆柱旋涡的形成与尾流运动,在量纲一下游顺流向位置X^*=1.5处对上游圆柱最大振幅A_max^*的放大作用最大,在X^*≥15.0处对上游圆柱的A_max^*无干扰效应,但上游圆柱的涡振退出风速比单圆柱的略大;上游圆柱改变了下游圆柱的来流条件,当下游圆柱在X^*=2.0处时上游圆柱对其A_max^*的放大作用最大,且在X^*=20.0处放大作用仍然存在。当双圆柱并列布置,量纲一横流向间距Y^*=1.0时,双圆柱之间的干扰效应对A_max^*的放大作用最大,此时并列双圆柱可看作组合后的单一柱体发生大幅振动;当Y^*=4.0时,双圆柱之间的干扰效应对A_max     

模态间气动耦合效应对桥梁抖振的影响

对桥梁抖振的分析传统上均采用单模态叠加SRSS法,但随着桥梁的长大化,模态间气动耦合效应的影响越来越大,在分析中必须加以考虑．有鉴于此,文中采用Scanlan多模态耦合抖振理论,以2自由度弯扭耦合系统为研究对象,通过定义系统的10种不同的传递函数并考察系统传递函数随风速的变化规律,对模态间气动耦合效应进行进一步的研究,揭示了模态间气动耦合的机理和本质．     

方形截面高层建筑间气动干扰对其驰振稳定性的影响

基于高频天平测力风洞试验技术,在4种模拟风场中对干扰建筑处于36个不同位置时方形截面超高层建筑的基底弯矩进行了测量,分析得到了驰振力系数和驰振临界风速,讨论了风场特性和干扰效应对它们的影响.研究结果表明,无周边建筑的干扰时,方形截面超高层建筑的驰振仅可能发生在风向与建筑体轴之间的夹角小于16°的情况,在有湍流的风场下,0°风向角附近时,发生驰振的可能性最大;当干扰建筑位于目标建筑上游正前方时,目标建筑的在0°风向角时的驰振可能性受到明显的抑制;在湍流风场下,干扰建筑仅处于少数干扰位置时会使目标建筑在0°风向角时的驰振不稳定性有所增大.     

桥墩高度和高差对双幅桥动力特性及地震响应的影响

阐明了不等高双幅桥的动力特性、地震响应与桥墩高度、高差的相互关系.以一工程项目为背景,通过修改桥墩高度、高差,研究两者对结构动力特性、地震响应的影响,分析桥墩高度、高差与动力特性、地震响应的相互关系.分析结果表明,结构频率与桥墩高度、高差呈负相关关系;地震响应随桥墩高度的增大而增大,桥墩高差对其不造成影响.     

基于大涡模拟方法的风力机气动性能和尾流干扰研究

利用致动线(Actuator Line Method,ALM)和大涡模拟(Large-Eddy Simulation,LES)结合的方法,采用4种亚格子模型,对低湍流度均匀来流中不同转速下两台串列风力机的气动性能和尾流干扰开展数值模拟研究,并探讨了亚格子模型对尾流场模拟的影响.两台风力机功率系数和推力系数,以及尾流场的轴向平均速度和雷诺应力分布的计算结果与实验值基本吻合,验证了ALM-LES方法对风力机尾流研究的可靠性.受上游风力机尾流的影响,下游风力机功率系数和推力系数大幅降低,最大功率系数仅为上游风力机最大功率系数的25%左右.与来流风况的低湍流度相比,风力机尾流场中湍流强度大幅提高.通过不同亚格子模型计算结果的对比分析,得出亚格子模型的选择对风力机气动性能和尾流场湍流特征参数的计算影响较小.     

浅议双幅桥纵向沉降缝的处理

0引言近年来,烟台地区修建了很多路幅较宽的路,如烟蓬路、烟台滨海路、国道206等,路幅宽度均在20m以上,受某些条件限制,这些路中间都没有设置中央分隔带。考虑到不均匀沉降,桥梁一般都分为两幅,中间一般设置2cm宽沉降缝,沉降缝虽然小,但是如果处理不好,问题就会很严重。在已经修好的双幅路中,沉降缝的问题已经凸现出来,轻则出现贯通裂缝,重则沥青大块陷落。当有重车经过时,由于车辆的冲击作用,会引起桥板的颤动,加剧了沥青面层的脱落,部分处缝宽达6厘米之宽,给行车带来极大的安全隐患,同时也影响到桥梁的美观。     

梁间距对双层钢箱梁涡振特性的影响

为了研究梁间距对双层钢箱梁涡振特性的影响,设计了 6类试验组合,共31种试验工况,通过节段模型测振风洞试验,测得各个工况单层和双层钢箱梁的量纲一化涡振振幅,分析了在不同来流风攻角时,梁间距对双层钢箱梁涡振特性的影响,并与单层钢箱梁的试验结果进行对比,研究其变化趋势;在双层钢箱梁的计算流体力学(CFD)分析过程中,选用了...     

廊架对人行刚构桥涡振性能的影响

为研究装饰廊架对桥梁涡振性能的影响,以某带有空间廊架的景观人行桥为工程实例,制作了小、中、大3种廊架尺寸的主梁节段模型,通过节段模型风洞试验,分析廊架对主梁涡振性能的影响;为考虑实桥空间廊架造型尺寸变化对全桥气动特性的影响,通过全桥气弹模型风洞试验,分析均匀流场和紊流场中主梁跨中和1/4跨处的位移响应。结果表明：装饰廊架会明显改变主梁的涡振性能,小廊架和中廊架状态涡振性能较无廊架状态差,而大廊架状态涡振性能明显优于无廊架状态,大廊架状态除在个别工况出现小幅度涡振外,其他工况均无涡振出现;随着廊架尺寸的增大,主梁涡振性能得到改善;主梁迎风侧不同时,涡振响应会有较大差异,迎风侧宽与迎风侧窄相比,无廊架、小廊架和中廊架最大振幅分别减小49.72%、27.57%和23.21%;全桥气弹模型在均匀流场和紊流场试验中均未出现明显的涡振现象,因此安装装饰廊架的桥梁涡振性能明显优于不安装廊架状态。     

静风效应对千米级悬索桥颤振的影响

在状态空间法的基础上,提出考虑静风效应的三维颤振分析方法.以驸马大桥为工程背景,采用自由振动法识别攻角从0°到6°主梁断面的颤振导数,在考虑非线性静风引起的主梁附加攻角效应以及结构动力特性变化的基础上,运用状态空间法对大桥进行三维颤振分析.结果表明:附加攻角对颤振导数有明显的影响;在颤振临界点,静风效应会使主梁附加攻角增大、结构动力特性降低;3°攻角下考虑静风效应,桥梁的颤振临界风速会降低14%.     

钢桁梁颤振气动优化措施攻角效应及分离式改善

钢桁梁是建造大跨悬索桥的常用主梁结构形式,其颤振稳定性较差,通常需要采用气动优化措施提高颤振临界风速.文中以某大跨度钢桁架悬索桥为工程背景,通过节段模型风洞试验测试颤振临界风速,探讨了中央稳定板、水平稳定板及上平联下侧稳定板等常规气动措施对该钢桁梁颤振临界风速的影响,发现常规气动措施对颤振临界风速的影响具有攻角效应.提出采用分离式的气动措施,包括分离式水平稳定板、格栅式水平稳定板、分离式上平联下侧稳定板.此类措施在一定程度上可以改善攻角效应,提高钢桁梁颤振临界风速.     

方形截面高层建筑间的气动干扰效应分析

通过刚性模型表面风压测量风洞试验,分析了某项目中高200m的方形截面超高层建筑对其相邻的外形相同的另一栋超高层建筑的基底弯矩系数均值、均方根值及功率谱的干扰效应。     

栏杆透风率对主梁涡振特性影响的风洞试验

为了研究栏杆透风率对箱形钢主梁涡激振动特性的影响,通过不同的封闭栏杆方案改变外侧栏杆的透风率,并在试验模型表面布置测压孔道,进行测振、测压风洞试验。采取2种封闭形式,一封三空和一封二空方案,即比原方案的透风率分别降低25%和33%。在不同的透风率工况下,同步测量主梁断面风速与振幅的关系及模型表面各测点的风压时程,分析模型表面各测点的平均压力系数、脉动压力系数及功率谱密度随栏杆透风率的变化情况。研究结果表明:降低栏杆透风率可有效抑制主梁的涡激振动;不同工况下,主梁表面压力系数的分布规律一致,仅在数值上有所差异,这是由阻风面积改变造成;封闭栏杆方案较原方案的脉动压力系数在分布规律及数值上均有显著差异;原方案绝大部分测点的涡脱频率集中在模型的竖弯和扭转频率,且能量较大,而封闭栏杆方案的涡脱频率仅有小部分集中在竖弯和扭转频率,且能量较小,栏杆透风率的降低改变气流的绕流,有效打散了能量在竖弯及扭转频率上的集中,因此未能激起结构的显著振动;涡激振动对栏杆透风率具有敏感阈值,栏杆透风率降低25%是对该桥竖弯涡振影响的阈值。     

超宽双幅箱梁桥的力学行为研究

某连续梁桥桥宽36 . 0 m,采用双箱断面,两箱之间不设横隔梁,仅翼板连接。通过建立空间模型,分析了这种翼板连接宽桥的受力特点。理论分析和成桥试验均表明翼板连接箱梁与分离式双箱梁相比较,由于增加横向约束,挠度减少明显,整体受力性能较好。     

叶顶泄漏对跨音速涡轮气动性能和叶片激振特性的影响

针对SNECMA公司的跨音速实验涡轮装置,建立了单流道无冠叶栅三维CFD计算模型,通过求解定常RANS方程,研究了4种叶顶区域结构(平板叶顶-标准机匣、凹槽叶顶-标准机匣、平板叶顶-台阶机匣和凹槽叶顶-台阶机匣)下,叶顶泄漏流及其与主流的掺混效应对涡轮气动性能和叶顶间隙激振力的影响。结果表明：叶顶间隙较大时,凹槽叶顶-标准机匣结构的等熵效率最大,采用台阶机匣结构会使等熵效率下降;叶片切向力随叶顶间隙的增加先增大后减小,其中平板叶顶-标准机匣结构的叶片切向力最大且变化相对平稳;叶顶泄漏流对99%叶高、约67%轴向弦长处吸力面的静压分布有显著影响,叶顶间隙增加会使该区域静压下降,导致叶片切向力增大;平板叶顶-标准机匣结构的穿越间隙较大,力敏感度系数较小,促进转子稳定运动的叶顶间隙区间较大,有利于转子的稳定运行。文中还分析了叶顶间隙激振力的产生机理及其特性,可为优化叶顶结构设计和减小叶顶间隙激振提供理论依据。