大跨度城市轨道交通斜拉桥主梁气动特性CFD研究

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1、四川建筑科学研究第37卷第4期SichuanBuildingScience2011年8月大跨度城市轨道交通斜拉桥主梁气动特性CFD研究李永乐，任红全，赵彤，安伟胜(西南交通大学桥梁工程系，四川成都610031)摘要：以某大跨度斜拉桥为背景，采用大型商用软件CFD进行数值风洞模拟，得到了斜拉桥主梁截面三种形式的气动特性参数，即三分力系数、车桥组合下的三分力系数以及颧振导数，讨论了其随攻角和风速变化的规律及原因，考查了车辆存在对主梁断面气动特性的影响，并进一步由升力系数功率谱曲线分析了主梁的涡振性能，通过三种主梁截面的气动

2、特性对比研究，可进一步对主梁截面进行优化设计，所得结论对大跨高墩轨道交通斜拉桥的主梁截面形式选取具有一定指导意义。关键词：CFD；斜拉桥；气动特性；气动系数；颤振导数；涡激振中图分类号：U448．27文献标识码：A文章编号：1008—1933【2011)04—060—05Aerodynamiccharacteristicsofdecksoflongspanurbanrailtransitcable-stayedbridgesbyCFDmethodLIYongle，RENHongquan，ZHA0Tong，ANWeish

3、eng(DepartmentofBridgeEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Alongspancable-stayedbridgeisregardedastheengineeringexampleinthispaper，usingcommercialanalysissoftwareCFDf0rthenumericalwindtunnelsimulation，theaerodynamicsparameterofthr

4、eediferentsectionsareobtained，whichincludedaerostaticcoefficients，flutterderivatives，aerostaticcociiqcientsoftrain·bridgesystem．Theefectsofwindattackangle，windspeedareinvestigated，andaerodynamicsparametersundertheconditionoftrain—existingondeckarediscussed．Thevo

5、rtex·inducedvibrationofdeckareanalysedbythepowerspectrumofliftcoeficientcurve，Withthecomparisonofaerodynamicsparametersofthreesections，thedesignofdecksectioncanbemorereasonable．Theobtainedconclusionhassomesignificanceforthelongspanandhighpierrailtransitcable·sta

6、yedbridge．Keywords：CFD；cable-stayedbridge；aerodynamiccharacteristics；aerodynamiccoeficients；flutterderivatives：v0rtex-inducedvibration进行对比研究，找出变化规律。0前言目前，斜拉桥三种代表性的主梁截面形式为：闭斜拉桥属于柔性结构，容易因风的动力影响而口箱形截面、双主肋截面和边箱主肋截面]，本文发生不稳定的振动。风对于桥梁结构是一种随时以某大跨度轨道交通斜拉桥为工程背景，该桥跨度间、空间而

7、变化的作用，这种作用随着流过桥梁结构较大，桥墩及桥塔均较高，桥面较窄，为增强结构刚周围的气流状态而变化，气流状态又随桥梁结构端度，主梁采用闭口箱形截面。该桥结构轻柔，对风的面形状及风向角度而变化，斜拉桥的颤振以及涡激作用较为敏感，结构的抗风性能可能成为设计的控振就是由风的动力影响所致。因此，除了风速和风制性因素，对主粱断面气动性能进行优化和比选非向本身的变化外，桥梁结构的变形、振动又会使风相常必要。根据本桥特点，拟定三种箱梁截面形式，如对于桥梁结构的速度和作用方向发生变化，产生桥图l一3所示。主梁气动性能优化和比选既要

8、考虑梁结构的反应和风荷载的相互干涉影响的现象，使静力气动特性即三分力系数，又要考虑动力气动特桥梁结构的变形或振动加剧，甚致导致桥梁结构的性即颤振导数，此外，截面较钝化，在较低风速下易破坏J。因此，有必要对不同截面形式的气动特性发生涡激振动，还必须考虑桥梁的涡振性能。收稿日期：2010-07．15作者简介：李永乐(1972一)，男，