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1、全国结构风工程实验技术研讨会论文集大跨度桥梁风致振动控制研究葛耀君项海帆同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,重摘要本文主要介绍我国大跨度桥梁风致振动控制研究的最新进展和工程应用点介绍近年来由同济大学,土木工程防灾国家重点实验室所完成的四项大跨度桥梁风致振动控制项目其中包括日本名古屋市矢田川桥驰振控制、上海卢浦大桥、门大涡振控制东海大桥颤振控制和西喉桥加劲梁气动选型等关键词、、、、大跨度桥梁风致振动振动控制数值模拟风洞试验概述,。随着我国经济的蓬勃发展大跨度桥梁建设事业进入了一个辉煌
2、的时代到年月上海卢,浦大桥通车时我国米跨度的卢浦大桥和米跨度的万县长江大桥分别创下了钢拱桥和混凝,土拱桥的世界记录然而缆索承重桥梁的跨度记录也分别达到了悬索桥的米江阴长江大桥世。界第四和斜拉桥的米南京长江二桥世界第三日前我国在建的苏通大桥正以米的跨,。度冲击斜拉桥的世界记录西喉门大桥正以米的跨度冲击钢箱梁悬索桥的世界记录,,、随着桥梁跨径的迅速增加桥梁结构趋向于轻型化和柔性化导致了桥梁风致振动驰振。,—颤振和涡振研究重要性的不断提高特别是当大跨度桥梁结构受
3、内在气动性能的限制原有结构无,。法避免风致振动时有必要采取有效措施进行风振控制本文将重点介绍同济大学土木工程防灾国,,家重点实验室最近几年来结合国内外大跨度桥梁所进行的风致振动气动控制研究成果主要包括日本名古屋市矢田川桥驰振控制、上海卢浦大桥涡振控制、东海大桥颤振控制和西猴门大桥加劲梁气动选型等。矢田川桥驰振控制日本名古屋市矢田川桥是一座钢与混凝土结合梁桥,主跨为米,两个边跨各米,结合。,梁桥面结构由两个分离钢箱和一整块预应力混凝土桥面板组成如图所示桥宽米双向单车道。支座处主梁高度为
4、米,中跨跨中和桥梁两端处土梁高度为米,原主梁断面非常钝,易于引起驰振失稳。由于该桥基本断面形状不允许有实质性的改变,只能采取一些简单的气动措施试图改善驰振性能。己一一二,戈〕旧广勺一〕匕〕浏内‘口刊川图原主梁结构断面布置为此,首先采用同济大学土木一程防灾国家重点实验室自主开发的基于有限元法的流体动力学全国结构风工程实验技术研讨会论文集一,。!计算软件对两种选定的气动措施进行数值模拟分析一种是在桥面中—,央开
5、的槽如图所示另一种则是要设计一种如图所示的导流板由于导流板风振控制的、、,效果主要取决于其水平投影长度折板和梁底的间距咨相对水平板的倾角夕因此以非定常气动升力系数作为优化目标,对上述三个导流板指标进行优化,最终优化结果为二,占二,。,和如图所示为了对不同主梁断面的气动性能进行比较图给出了三种结构断面即原断面图、。,开槽断面图和优化的导流板断面图的气动升力系数很明显,。开槽断面的气动性能比原断面略有改善而导流板却能明显改善驰振性能‘七
6、七墨氮一匕二卜一一一一州二亡二司—乃田门之仁,阳川、夕中央开槽增设导流板图矢田川桥气动控制措施一洲一八。『寸间图升力系数对比,、为了对上述二维分析结果进行确认采用卜的全桥气弹模型风洞试验方法对原断面开槽断,一面和加导流板等三种断面形式的模型分别进行风洞试验风洞试验是在同济大学边界层风洞中,、、,。进行的其试验段宽米高米长米如图所
7、示图和分别给出在均匀流和紊流。。作用下三种断面桥梁跨中最大位移的测试结果全桥气弹模型试验实测结果证实了数值模拟结果图矢田川桥全桥气弹模型全国结构风工程实验技术研讨会论文集、二、习‘一原断而一习‘一刊卜原断面开槽簿彰划经昌开槽池划淤昌一一导流板导流板仓厂七速。尸风速均匀流紊流图矢田川桥风洞试验结果卢浦大桥涡振控制,上海卢浦大桥是一座中跨米的中承式钢箱梁拱桥两片倾斜的钢拱肋从拱底到拱顶高,,、,,,米拱肋钢箱为
8、陀螺形上宽米卜宽米拱顶处高度米拱脚处高度米其表现为一钝,。体断面如图所示首先采用同济大学土木工程防灾国家重点实验室自主开发的基于随机涡方法一,的流体动力学计算软件少对平均高度为米的拱肋断面进行了二维模拟分析,结果发现在折减频率—或斯特罗哈数时会发生严重的涡激共振。为了改善,,,该拱肋钝体断
