斷面細節(jié)對近流線型箱梁氣動力特性的影響研究.pdf

1、近流線型的寬體式扁平鋼箱梁近年來被廣泛應用于大跨徑懸索橋，大大緩解了交通壓力，成為公路橋梁發(fā)展的新趨勢。本文基于國家自然科學基金面上項目“三峽庫區(qū)跨江橋梁寬體式扁平鋼箱梁氣動特性及風致振動研宄”（項目號：51578098)，研宄了主梁高寬比達1/12的近流線型箱梁的氣動靜力系數(shù)與渦激振動特性。首先進行了1:60節(jié)段模型測力試驗，獲取了各工況在-12°?+12°攻角下的靜力三分力系數(shù)。在CFD工程軟件Huent15.0中對代表工況進行二維

2、穩(wěn)態(tài)求解，通過對比各工況靜態(tài)繞流場的差異，歸納出氣動靜力系數(shù)隨斷面細節(jié)變化的微觀機理。然后進行了同比例模型的渦振試驗，檢驗各工況是否發(fā)生渦激振動，并記錄豎彎、扭轉渦振的起振風速、鎖定區(qū)間及最大振幅，并對振幅時程進行快速傅里葉變換（FFT)得到其頻譜。編制兩自由度的UDF程序以Newmark-β法求解豎向、扭轉響應，結合動網(wǎng)格技術，在Huent15.0中對代表性工況的渦振響應進行了二維瞬態(tài)求解。通過對比尾流渦脫形態(tài)，結合頻譜分析，對斷面細

3、節(jié)影響渦激振動特性的機理進行闡述。
　　本研究主要內容包括：⑴攻角對靜力三分力系數(shù)的影響取決于于流動分離位置與強度的變化。攻角對渦振性能的影響機理在于豎彎、扭轉基頻的卓越程度及尾流渦脫形態(tài)的轉捩。⑵研究了護欄透風率對靜力三分力系數(shù)與渦振特性的影響；護欄透風率對三分力系數(shù)的影響機理在于流動分離點、再附點的移動及正壓、負壓區(qū)范圍的變化，且正、負攻角下的影響情況存在差異。另一方面，豎彎、扭轉渦振響應均隨護欄透風率的減小而加強，前者由尾流

4、渦脫逐漸形成“2S”形態(tài)所致，后者由迎風端與斷面中部的上/下兩對漩渦快速發(fā)展所致。⑶研究了人行護欄位置對渦振特性的影響；隨人行護欄內移，豎彎渦振響應降低，扭轉渦振響應加強；前者由尾流渦脫從“2S”退化為“S”形態(tài)所致，后者由上表面迎風端漩渦的快速發(fā)展引起。⑷研究了檢修車軌道位置對靜力三分力系數(shù)與渦振特性的影響；隨檢修車軌道內移，三分力系數(shù)在正攻角下降低，在負攻角下無顯著波動。另一方面，豎彎、扭轉渦振響應均隨檢修車軌道的內移而降低，前者由