动力特性参数的颤振响应

• 作 者: 侯利明;李加武;赵国辉;夏勇;
• 机 构: 长安大学公路学院 西安710064
• 出 处: 第十五届全国结构风工程学术会议暨第一届全国风工程研究生论坛
• 发表日期: 2011年期

节段模型试验是风洞试验中的一种,可以测得桥梁断面的三分力系数、气动参数;同时主要对桥梁结构进行二自由度的颤振临界风速试验实测.在节段模型风洞试验中,设计节段模型时,一般会选取实桥动力特性中较低阶的竖弯和扭转参数来作为模型的弹性参数.但是在实桥中,一阶正对称竖弯、一阶反对称竖弯、一阶正对称扭转和一阶反对称扭转都会在振型中参与一定的比重,那么到底是哪两阶振型组合最容易导致主梁发生颤振,选最低阶的竖弯及扭转参数组合是否会导致试验结果偏于危险?本文结合虎门二桥节段模型颤振试验，对竖弯及扭转的几组参数分别组合，先借助CFD对实桥模型进行数值模拟计算分析，得到各组合的颤振临界风速，然后和风洞节段模型颤振试验结果进行对比分析。结果表明：CFD数值模拟计算的结果和风洞试验的结果基本是一致的；节段模型的颤振临界风速随竖弯频率的提高而降低，随扭转频率、等效质量和等效质量惯矩的提高而提高；扭弯频率比最低并不能说明颤振临界风速最低，要根据具体情况而定，例如组合三的扭弯频率比最低，但颤振临界风速并非最低；振型相似系数的大小与颤振临界风速的高低没有一定的关系，组合四的振型相似系数最大，颤振临界风速最小，但组合三的振型相似系数最小，颤振临界风速较小。通过分析发现，在节段模型风洞试验中，设计节段模型时，选取实桥动力特性中最低阶的竖弯频率、等效质量、扭转频率和等效质量惯矩来作为模型的弹性参数有时是偏于危险的，应该根据具体情况进行参数组合，选最不利的组合进行节段模型颤振试验。参数的组合选取可根据以下原则：最好选择竖弯频率大，扭转频率、等效质量和等效质量惯矩都小的组合；等效质量和等效质量惯矩都相近时，选竖弯频率大，扭转频率小的组合；竖弯频率和扭转频率都相近时，选等效质量和等效质量惯矩都小的组合；当频率和质量都不相近时，可选扭弯频率比较小的进行对比组合。