矩形钢箱梁铁路斜拉桥涡振性能及气动控制措施研究

摘要

某大跨度矩形钢箱梁铁路斜拉桥存在常遇风速下的涡激振动(VIV).为了抑制涡激振动,采用1∶50节段模型风洞试验,研究了不同气动措施对主梁涡振制振的作用,包括减小栏杆透风率、增设裙板、导流板以及三角形风嘴.试验结果表明,除三角形风嘴能够适当降低主梁的竖弯涡振外,其他气动措施抑制涡振的作用不明显.在此基础上,提出了带平台的三角形下行风嘴的制振措施.试验结果表明,该措施能够有效抑制涡振,继而通过1∶25大比例尺节段模型风洞试验对该措施的有效性进行了验证.采用计算流体动力学(CFD)的方法,对该气动措施的制振机理进行了研究.试验结果表明,带平台的三角形下行风嘴能够同时降低主梁上、下表面的旋涡尺寸,并有效减小主梁受到的非定常气动力,从而达到抑制主梁涡振的效果.该研究成果可为大跨度铁路斜拉桥钢箱梁的涡振制振设计提供参考.