典型带挑臂钢箱主梁涡激力模型研究

• 作者: 胡朋 陈屹林 蔡春声 林伟 韩艳
• 来源期刊: 湖南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 大跨度桥梁 带挑臂钢箱主梁 风荷载 数值模拟 涡激力模型
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 页码范围: 57-67
• 页数: 10页
• 分类号: U442
• 语种: 中文
• DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022027

摘要

为研究带挑臂钢箱主梁的涡激力模型，研究中以一座主跨为160 m的斜拉桥为工程背景，首先采用双向流固耦合的数值模拟方法对带挑臂钢箱主梁的涡振全过程进行了数值模拟分析，计算出主梁断面在不同风速下的涡振幅值，并与风洞试验结果进行对比 . 然后，基于已验证的数值模拟结果提取了主梁的涡激力时程，并以重构的涡激力值与目标值的残差大小建立了针对带挑臂钢箱主梁的涡激力数学模型. 最后，通过四阶Runge-Kutta法反算出主梁的涡振响应以进一步验证所提涡激力模型的准确性，并在此基础上推导了该主梁断面的涡振稳态振幅表达式 . 结果表明：数值模拟计算的主梁涡振锁定区间及涡振振幅值与风洞试验结果较为吻合，当来流风速为7.2 m/s时，涡振幅值达到最大. 对带挑臂钢箱主梁的涡激力时程作频谱分析发现，除最显著的一阶主频外，还存在二阶和三阶倍频，这种现象表明了该主梁涡激力具有一定的非线性特性 .基于推导的带挑臂钢箱主梁涡振稳态振幅的表达式，发现了该主梁涡振稳态振幅随系数P12绝对值的增大而减小，而随系数P10的增大而增大.