斷面細(xì)節(jié)對(duì)近流線型箱梁氣動(dòng)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(lái)被廣泛應(yīng)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(shì)。本文基于國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“三峽庫(kù)區(qū)跨江橋梁寬體式扁平鋼箱梁氣動(dòng)特性及風(fēng)致振動(dòng)研宄”（項(xiàng)目號(hào)：51578098)，研宄了主梁高寬比達(dá)1/12的近流線型箱梁的氣動(dòng)靜力系數(shù)與渦激振動(dòng)特性。首先進(jìn)行了1:60節(jié)段模型測(cè)力試驗(yàn)，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(duì)代表工況進(jìn)行二維

2、穩(wěn)態(tài)求解，通過(guò)對(duì)比各工況靜態(tài)繞流場(chǎng)的差異，歸納出氣動(dòng)靜力系數(shù)隨斷面細(xì)節(jié)變化的微觀機(jī)理。然后進(jìn)行了同比例模型的渦振試驗(yàn)，檢驗(yàn)各工況是否發(fā)生渦激振動(dòng)，并記錄豎彎、扭轉(zhuǎn)渦振的起振風(fēng)速、鎖定區(qū)間及最大振幅，并對(duì)振幅時(shí)程進(jìn)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(zhuǎn)響應(yīng)，結(jié)合動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，在Huent15.0中對(duì)代表性工況的渦振響應(yīng)進(jìn)行了二維瞬態(tài)求解。通過(guò)對(duì)比尾流渦脫形態(tài)，結(jié)合頻譜分析，對(duì)斷面細(xì)

3、節(jié)影響渦激振動(dòng)特性的機(jī)理進(jìn)行闡述。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴攻角對(duì)靜力三分力系數(shù)的影響取決于于流動(dòng)分離位置與強(qiáng)度的變化。攻角對(duì)渦振性能的影響機(jī)理在于豎彎、扭轉(zhuǎn)基頻的卓越程度及尾流渦脫形態(tài)的轉(zhuǎn)捩。⑵研究了護(hù)欄透風(fēng)率對(duì)靜力三分力系數(shù)與渦振特性的影響；護(hù)欄透風(fēng)率對(duì)三分力系數(shù)的影響機(jī)理在于流動(dòng)分離點(diǎn)、再附點(diǎn)的移動(dòng)及正壓、負(fù)壓區(qū)范圍的變化，且正、負(fù)攻角下的影響情況存在差異。另一方面，豎彎、扭轉(zhuǎn)渦振響應(yīng)均隨護(hù)欄透風(fēng)率的減小而加強(qiáng)，前者由尾流

4、渦脫逐漸形成“2S”形態(tài)所致，后者由迎風(fēng)端與斷面中部的上/下兩對(duì)漩渦快速發(fā)展所致。⑶研究了人行護(hù)欄位置對(duì)渦振特性的影響；隨人行護(hù)欄內(nèi)移，豎彎渦振響應(yīng)降低，扭轉(zhuǎn)渦振響應(yīng)加強(qiáng)；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(fēng)端漩渦的快速發(fā)展引起。⑷研究了檢修車軌道位置對(duì)靜力三分力系數(shù)與渦振特性的影響；隨檢修車軌道內(nèi)移，三分力系數(shù)在正攻角下降低，在負(fù)攻角下無(wú)顯著波動(dòng)。另一方面，豎彎、扭轉(zhuǎn)渦振響應(yīng)均隨檢修車軌道的內(nèi)移而降低，前者由