大跨度桥梁桥下净空对加劲梁气动特性的影响

摘要

为研究桥下不同净高对大跨度桥梁加劲梁气动特性的影响,以大带东桥主桥加劲梁为例,采用雷诺时均Navier-Stokes(RANS)方程和SST k-ω湍流模型,数值模拟了自然风场内不同桥下净高加劲梁断面绕流场,获得了加劲梁气动参数,并与文献报道的风洞试验结果进行了对比,分析了加劲梁气动参数随净高变化的流动机理。研究表明,桥下净高对加劲梁表面压力分布、升力和阻力,以及漩涡脱落St数均有一定程度影响。桥下净高减小,升力和阻力系数均增大;相比桥下净高5B,桥下净高仅为0.4B时升力和阻力系数分别增大87.8%和13.3%;漩涡脱落St数也随桥下净高的减小而稍增大。加劲梁表面压力监测表明,桥下净高小时,风嘴前缘下斜腹板峰值压力增大,且加劲梁上下表面迎风侧棱角的负压峰值同时减小,但上表面迎风侧棱角减小更显著。研究认为,当大跨度桥梁桥下净高明显偏小时,桥下水面对加劲梁产生明显的气动力干扰效应,从桥梁抗风的角度,需考虑桥下净高明显偏小可能导致的加劲梁风荷载增大。