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半封闭箱梁断面不同阶模态涡激共振特性风洞试验研究
| 论文题名： | 半封闭箱梁断面不同阶模态涡激共振特性风洞试验研究 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;涡激共振;风洞试验;多天平同步测力方法 |
| 摘要： | 近年来，大跨度桥梁涡振现象的报道屡见不鲜。为了确保大跨度柔性桥梁施工和运营的安全，通常在设计阶段会对桥梁主要构件的涡振性能进行检验或预测。大跨度柔性桥梁高阶模态阻尼比通常相对较小，相应涡振风速下的风速湍流度也相对较小，导致不少实际桥梁激发出了高阶模态涡振，因此有必要对大跨度柔性桥梁高阶涡振性能进行研究。目前，工程实际中，多以第一阶模态涡振风洞试验结果预测高阶模态涡振特性，但由于涡振机理尚未被完全掌握和检验方法仍有缺陷，导致现有涡振预测方法存在一些不合理的假定和锁定区重叠现象，进而无法准确预测检验风速范围内所有涡振的特性。本文利用同步测力测振的方法，对半封闭箱梁截面进行了1～4阶竖弯涡振和1～2阶扭转涡振的风洞试验。以研究低阶涡振与高阶涡振振幅间的关系为目的，围绕不同Sc数、相同Sc数、单一变化质量参数和单一变化阻尼参数对涡振振幅及风速锁定区间的影响开展工作，完成的主要工作如下: (1)以嘉松越江公路大桥为研究对象，设计并制作了常规比例(1∶50)的弹簧悬挂内置天平同步测力测振的节段模型。利用六分量高频动态测力天平、加速度计、激光位移计同步测量节段模型的力、加速度、位移时程，为后续提取涡振响应及建立非线性涡激力模型提供了数据基础。 (2)在均匀流场中进行了1～4阶竖弯模态涡振试验。研究了不同竖弯频率下，斯托罗哈数St随频率变化的规律，证明了过去由低阶来推算高阶竖弯涡振的锁定区间的方法是合理的;并且分别讨论了Sc数、模态阻尼、模态等效质量对各阶竖弯涡振振幅及风速锁定区间的影响。结果表明:这三个参数均与竖弯涡振振幅成反比，但振幅对这三种参数的敏感性不同，且这三个参数对涡振的锁定区间的起振点、止振点、最大涡激共振振幅风速和锁定区间长度均有影响。在St相同且Sc也相同的情况下，若等效质量和阻尼比不同，涡振振幅有可能也不同。 (3)在均匀流场中进行了1～2阶扭转涡振的节段模型风洞试验。研究了不同扭转频率下，斯托罗哈数St随频率变化的规律，证明了过去由低阶来推算高阶扭转涡振的锁定区间并不一定合理;并且分别讨论了Sc数、模态阻尼、模态等效质量惯性矩对各阶扭转涡振振幅及风速锁定区间的影响。结果表明:这三个参数均与扭转涡振振幅成反比，但振幅对这三种参数的敏感性不同，且这三个参数对涡振的锁定区间的起振点、止振点、最大涡激共振振幅风速和锁定区间长度均有影响。 |
| 作者： | 廖岚鑫 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 周奇;任鹏杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 汕头大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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