多孔扰流板对封闭流线型箱梁涡振减振效果

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1、一Gm—s◎多孔扰流板对封闭流线型才目梁涡振减振效果张海，朱乐东[1．同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海200092；2．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092；3．同济大学桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室，上海200092；4．同济大学桥梁工程系，上海2000921摘要：以某封闭流线型钢箱梁斜拉桥为工程背景，通过节段模型风洞试验进行了多孔扰流板各参数如宽度、透风率、孑L径对其涡振减振效果影响规律的研究。结果表明：多孔板平行于主梁两侧斜腹板，当各参数取值合适时，可有效地减小模型在+3度风攻角下的扭转涡振。关键词：封闭流线型箱梁；涡激共振；气动减振措施；多

2、孑L扰流板0引言扰流板来控制涡振l3等。涡激共振是一种具有强迫和自激双重特性的自限封闭流线型箱梁由于外形美观等优点，自从英国幅风致振动现象，由气流绕经结构表面时所产生的以塞文二桥使用以来，已经越来越多地应用到大跨度桥某一固定时间间隔有规律地脱落的旋涡引起。涡激共梁实践中。但如前所述，大跨度桥梁常采用的钢主梁振虽然不会直接导致桥梁失稳破坏，但对于质量轻、阻断面由于质量轻、阻尼低，在低风速下就很容易发生涡尼低的钢结构大跨度桥梁l_1]主梁断面，它在较低风速振，封闭流线型箱梁也不例外。因此本文提出了一种下就很容易发生。当涡振振幅较大时，会影响桥面行新的针对于这类断面的涡振减振气动措施⋯

3、一多孔扰车舒适性、缩短桥梁构件的疲劳寿命等，因此在必要时流板(下文简称为多孔板)，通过节段模型风洞试验，就需要采取适当措施将其振幅限制在容许值以内。目前多孑L板宽度、透风率、孔径以及风攻角对其涡振减振效在实践中应用的涡激共振控制措施主要有机械措施和果的影响规律进行了初步研究。气动措施。机械措施一般是通过安装机械控制装置来消耗振1试验概况动能量、提高桥梁结构阻尼等方式达到对主结构的减1．1试验模型振目的。如丹麦大海带东桥引桥等就采用了TMD作本文以宁波象山港大桥初步设计阶段主桥的主推为涡振控制措施。气动措施是利用风致振动对结构断方案五跨斜拉桥为工程背景，该桥主跨688m，钢箱主面气

4、动外形非常敏感的特点，通过适当调整结构断面梁宽32．0m、高3．5m。该主梁模型在颤振改良后钢外形达到改善其空气动力特性，从而减轻涡振的目的。箱梁方案成桥状态和施工状态的涡激共振试验中均发常见的气动措施有调整检修车轨道等桥梁附属设现振幅超过规范限值的竖弯和扭转涡激共振。施_】j，增设扰流板、导流板等。机械措施的实质是消耗模型的缩尺比为1：55，主梁宽0．5818m。为了涡振发生后的振动能量，而对涡激力本身并没有产生减少节段模型端部三维流动的影响，模型的总长度取直接影响；气动措施则是通过减小或消除涡激力，从而为1．7000m，长宽比约2．9，模型高0．0636m，宽高达到减振甚至消

5、振目的。与机械措施相比，气动措施比为9．1，总质量和质量惯性矩分别为10．6280kg和无论是从控制效果、实施可能性还是从经济性方面都0．3906kg·m。。刚体节段模型的骨架由金属构成，占有优势，因而在实际工程中得到了广泛应用。如丹金属框架长1．7000m，采用三夹板和豪适板模拟桥麦大海带桥东桥涡振控制措施是在箱梁底部两侧转折面，以保证外形的几何相似性。模型还模拟了桥面的处安装导流板_2；英国塞文二桥是通过在主梁下安装防撞栏、检修道护栏及主梁底部的检修车轨道。图1给出了象山港大桥1：55的主梁模型示意图。根据《公收稿日期：2O14—03—31基金项目：国家自然科学基金(5097

6、8204)路桥梁抗风设计规范》中有关桥梁阻尼比取值建议，N。．22014上踢么姥35◎s一⋯G—s各阶模态阻尼比均取0．5，由试验结果计算涡振幅1．3试验工况值时按模型实测阻尼值进行阻尼修正。试验时，首先去除检修车轨道模拟施工状态，结果表明，模型在0。、+3。、一3。i个风攻角下均没有发生涡振现象。然后其他条件不变，在模型上安装检修车轨道模拟成桥运营状态，结果模型在这三个风攻角下均发生了涡振，这说明模型断面的涡振主要来源是检修车轨道处的旋涡脱落。1．3．1最不利风攻角首先在+3。、0。、一3。风攻角下对主梁模型不加多图1象山港大桥1：55的主梁模型(单位：mm)孔板时的涡振性能进

7、行了测试。表1给出了不加多孔试验用的多孑L板孔洞均为圆形，交错排列，总板时模型竖弯与扭转涡激共振响应。宽度有4cm、5cm两种，其中有1cm的宽度没有开表1不加多孔板时各工况下模型竖弯与扭转涡激共振响应孔，用于与模型主梁黏结，因此有效宽度分别为竖弯涡振扭转涡振3cm、4cm，长度与节段模型等长，均为1．7rn。透T况风攻角U⋯⋯U．JkUt，nⅢ⋯Ut．1ck风率(即开孔率)有40、50％、60三种，孔径有／m·sim／m·s1／m·s／。／m·S4．0mm、4．5mm、5．0m