斜风作用下大跨度桥梁抖振响应的频域分析

摘要

斜风作用下,主梁的气动特性乃至大跨度桥梁的风致响应特性明显不同于正交风的情况,由于风轴坐标系下主梁气动特性以及脉动风特性非常复杂,致使该问题的研究难度加大.rn 本文基于Taylor假设以及紊流的水平各向同性假设,通过一系列推导,将斜风作用下脉动风互谱以及抖振力跨向相关性由风轴坐标系转换至体轴坐标系.并以此为基础提出了一种斜风作用下大跨度桥梁抖振响应的频域分析方法.基于坐标转换，该方法能有效简化斜风作用下大跨度桥梁的抖振响应问题，该理论不仅能解决斜风作用下抖振响应问题，而且能够可以同样应用于正交风作用的情况。通过简化的数值算例可以发现风偏角对于桥梁断面抖振力的影响程度与跨向间距有很大的关系，并且随着跨向间距的增大，其峰值偏离0度(正交风)，而且间距越大其峰值与正交风相比提高越多。在引入振型后，整个主梁的广义抖振力随着风偏角的增大而呈递减趋势，且下降速率与结构振型有关，相对而言，反对称振型的下降速率要高于正对称振型，即对于主梁而言(不考虑桥塔遮挡效应)，正交风为其最不利风向角。