胡传新， 赵 林， 陈海兴， 周志勇， 葛耀君

(1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室， 上海 200092; 2.浙江省交通规划设计研究院， 浙江 杭州 310006)

1 概 述

涡激振动是大跨度桥梁在低风速易发的具有强迫和自激双重性质的自限幅风致振动现象。日本东京湾通道桥(Trans-Tokyo Bay Bridge)、巴西里约尼泰罗伊大桥(Rio-Niteroi Bridge)和丹麦的大带桥(Great East Belt Bridge)都曾发生过严重的竖弯涡振[1-3]。西堠门大桥在风速区间为9～11 m/s的低紊流度正交风作用下，也发生了明显的竖向涡振现象[4-5]。涡激力是分析各种涡振现象及其机理的重要物理参数，而获取精确涡激力是进行涡激力特性研究的基础，也是建立并验证涡激力数学模型的前提。目前，获取涡激力的方法主要有测力法[6]、测压法[7]、系统辨识法[8]和数值模拟[9]等方法。表1列举了桥梁断面典型涡激力数学模型。

涡振研究过程中，研究手段不断演进，由最初的刚体模型测振、测压过渡到同步测力测振、同步测压测振风洞试验。研究方法从单独的试验研究、数值模拟、现场实测或理论分析发展到试验与数值模拟相结合、试验与理论分析相结合以及试验与实测相结合。分析方法则从二维涡振分析发展到三维涡振分析方法[15-17]。

表1 桥梁断面典型涡激力数学模型

Tab.1 Typical mathematical models of vortex-excited forces for bridge cross sections

文献时间研究方法Scanlan, et al[10]1981半经验数学模型(经验线性涡激力模型)Scanlan, et al[6]1986半经验数学模型(经验非线性涡激力模型)Larsen, et al[11]1995半经验数学模型(广义非线性涡激力模型)Diana G, et al[12]2006半经验数学模型(尾流振子涡激力模型)Wu, et al[13]2013Volterra级数涡激力模型Xu, Zhao[14]2017Volterra级数非线性涡激力模型