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倒L型导流板对闭口钢箱梁涡振特性的影响
| 论文题名： | 倒L型导流板对闭口钢箱梁涡振特性的影响 |
| 关键词： | 桥梁工程;倒L型导流板;钢箱梁断面;涡振特性;风洞试验 |
| 摘要： | 钢箱梁断面拥有较好的气动性能，被广泛应用于大跨桥梁中，但是大跨度钢箱梁桥的质量小、阻尼低、频率低，在常遇风速下发生涡振的频率较高。倒L型导流板作为一种优化主梁气动外形来改善流场特性的抑振措施，具备良好的经济适用性，但目前针对倒L型导流板抑制钢箱梁涡振的研究相对有限。本文针对大跨度悬索桥钢箱梁断面展开研究，通过风洞试验和CFD数值模拟，对倒L型导流板抑制钢箱梁涡振的机理进行了探讨，主要内容包括： （1）通过风洞试验测试了四种高宽比（1:6、1:8、1:10和1:12）钢箱梁原断面涡振响应。试验结果表明：这四种钢箱梁均发生了扭转涡振，随着高宽比逐渐减小，其自身涡振性能有所提升。当高宽比≤1:10后，继续通过降低高宽比来提升涡振性能的意义不大。 （2）针对原断面涡振现象，通过风洞试验，进一步研究倒L型导流板对钢箱梁涡振特性的影响，结果表明：①对于高宽比为1:6的钢箱梁，小尺寸倒L型导流板会加剧涡振，大尺寸倒L型导流板能够起到一定的抑振作用；增大竖直板长度，涡振振幅先增大后减小，存在最劣点；减小竖直板与水平板的夹角对高宽比为1:6的钢箱梁来说，抑振效果最好，但同样无法完全抑振。②对于高宽比为1:8的钢箱梁，小尺寸倒L型导流板同样会加剧涡振，大尺寸倒L型导流板能够起到较好的抑振作用，当单侧水平板长度达到3.1%梁宽时，涡振消失。③对于高宽比为1:10和1:12的钢箱梁，增大竖直板或水平板长度，都能很好地抑振涡振。 （3）结合CFD数值模拟技术对钢箱梁断面周围流场进行可视化研究发现：①对于高宽比为1:6的钢箱梁，其上表面后缘至底板后缘存在较高的负压力区往复运动，压力波动剧烈，在尾流区存在在多个周期性波动的正、负压力区，推测是导致涡振发生的主要原因之一。②对于高宽比为1:8和1:10的钢箱梁，其上下表面正负压力交替波动，且尾流区存在多个周期性波动的负压力区，形成周期性压差，这两个区域的共同作用导致了涡振的发生。③加设倒L型导流板后，尾流周期脱落的旋涡被打散，周期性压差减小，尾流涡量呈现带状分布，对钢箱梁周期性扰动消失，进而抑制涡振。 |
| 作者： | 王路 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 李加武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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