整流罩组合措施外形对Π形叠合梁斜拉桥涡振性能的影响

摘要

某大跨度Π形钢-混叠合梁斜拉桥存在常遇风速下的涡激振动。为了抑制涡激振动，通过1∶50节段模型风洞试验，针对-5°最不利风攻角工况，开展了涡振性能优化研究。试验对导流板、裙板、下稳定板、风障与整流罩等单一气动措施的制振效果进行了研究，试验结果表明，只有下中央稳定板能在0.65%的阻尼比条件下，将主梁的竖弯与扭转涡振振幅同时降低50%以上。据此开展了以下中央稳定板为中心的组合气动措施研究，发现整流罩与下中央稳定板的组合气动措施能将主梁的竖弯与扭转涡振振幅同时降低75%以上。在此基础上，研究了整流罩竖直板高度与下中央稳定板高度对该组合气动措施制振能力的影响，发现在一定高度范围内，增加整流罩竖直板与下中央稳定板高度均能有效提高组合措施的制振能力，通过优化了该组合气动措施的气动外形，组合措施能够完全消除Π形叠合梁在不同风攻角（0.65%阻尼比）下的涡激振动。最后，采用计算流体动力学的方法，对该气动措施的制振机理进行了研究，计算结果表明：优化后的整流罩组合措施能够同时降低主梁上下表面旋涡脱落尺寸，显著减小主梁受到的周期性非定常气动力，从而达到抑制主梁涡振的效果；若同时降低整流罩竖直板高度与下中央稳定板均会导致断面脱落漩涡尺寸的增大，造成该措施制振性能的降低。