拱桥吊杆涡激风振疲劳寿命评估
2018-06-07王祥真
筑路机械与施工机械化 2018年4期
关键词:风速
王祥真,芦 杰
(浙江省绍兴市交通工程质量安全监督站,浙江 绍兴 312000)
0 引 言
在钢管混凝土拱桥中,吊杆是重要的传力构件,由于其通常采用圆形截面,由此带来了涡激风振的问题。圆形断面在一定的雷诺数条件下会在与来流风向相互垂直的上下表面内产生交替脱落的漩涡以及涡激力,在这种涡激力的作用下吊杆产生往复振动。当吊杆整体刚度较大且基频频率较高时,涡振不易发生。当拱桥跨度较大、使用的吊杆长细比较大时,其基频降低较多;当吊杆的基频与漩涡脱落频率接近时,就会发生气流与结构之间的共振。在一定的风速范围内,两者还将相互锁定,并维持这种共振作用。如果风速稳定而持续,吊杆在这种往复荷载的长期作用下必将发生疲劳破坏,国内外已发生了多起吊杆遭受疲劳破坏的案例[1-4],相关人员也进行了大量研究。余岭等[5]通过现场实测测定了各吊杆的低频振动模态参数及涡振特征参数,确定了吊杆产生涡振的风速锁定范围及最不利风向。刘慕广[6]对拱桥、桁架桥中常见的H型和矩形拱桥吊杆在大攻角下的风振特性及气动机理进行了风洞试验和理论研究。顾金钧等[7]、张龙奇等[8]也对H型吊杆的涡激风振开展了研究,指出了吊杆振动频率与涡振模态的对应关系,并设计制作了与频率相适应的TMD阻尼器。上述研究大多针对H型吊杆,圆形吊杆涡激风振如何计算虽然为广大学者所熟知,但设计单位、运营维护单位未曾系统性地了解和掌握。……
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