风嘴外形对钝体钢箱梁铁路斜拉桥涡振性能的影响

摘要

钝体钢箱梁在大跨度铁路桥梁建设中具有广阔的应用前景,以某大跨度钝体钢箱梁铁路斜拉桥为背景,采用1∶50节段模型风洞试验对该类箱梁的涡振响应进行测试,试验结果表明梁体在各测试风攻角(0°、±3°、±5°)下均存在涡激振动。为抑制涡激振动,通过风洞试验并结合计算流体动力学研究风嘴外形对钝体钢箱梁涡振性能的影响规律。研究表明,采用下行风嘴形式与减小风嘴角度均能提高三角形风嘴的制振能力。在传统三角形风嘴上部设置平台可显著提高风嘴制振性能,增加平台长度与减小风嘴角度均可有效提高该类风嘴的制振效果,但其中平台长度是主导影响因素。进而提出一种带平台的三角形下行风嘴制振措施,并通过1∶25节段模型风洞试验对该措施有效性进行验证。数值模拟结果表明,改变风嘴外形可有效降低主梁表面的旋涡尺寸,从而起到抑振主梁涡振的作用。研究成果可为大跨度钝体钢箱梁铁路桥的涡振制振设计提供参考。