水流作用下双圆柱墩混凝土梁桥的动力响应实测与数值模拟
2021-01-27华旭刚邓武鹏陈政清
工程力学 2021年1期
关键词:振动
华旭刚,邓武鹏,陈政清,唐 煜
(湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室,湖南,长沙 410082)
西藏达林大桥是一座横跨雅鲁藏布江,跨径布置为35 m+5×30 m+35 m 的钢筋混凝土桥梁,下部结构采用双圆柱桥墩。2018 年7 月开通后不久,该桥在水流作用下桥墩及桥面出现了出乎意料的顺桥向大幅振动。水流流经桥墩会引起桥墩附近的冲刷,长期冲刷可能引起结构的安全性问题[1]。但本桥发生的是桥墩及桥面在横流向(顺桥向)的振动,是一种典型的流固耦合振动问题。刚度大、质量重的混凝土桥梁鲜有流致振动问题报道,为此本文开展了实测与数值模拟研究。
水流流经钝体断面时,断面两侧会出现边界层分离、旋涡产生及脱落等复杂的现象,并在断面上产生流体作用力,从而引起钝体断面或结构的流致振动问题,如顺流向的振动,横流向的涡激共振和驰振等。圆柱结构在桥梁、海洋立管、烟囱、输电线等很多工程领域均有应用,所以国内外学者对圆柱的绕流及流致振动问题进行了深入广泛的理论与试验研究,取得了大量的研究成果[2−5]。而桥墩一般为双圆柱结构,其上游柱会对下游柱的流场产生复杂的影响,且流动模式还与双圆柱的间距及来流与双圆柱中线的夹角等有关,因此其流固耦合问题更为复杂[6−8]。Zdravkovich[9]总结了串列双圆柱绕流中存在的六种流动模态,双圆柱振动响应的形式与这些流动模态存在紧密联系。Kim 等[10]进行了多个间距比下串列双圆柱的振动响应研究,分别讨论了三种自由度组合下的振动响应,证明了上游圆柱在一定间距比内对下游圆柱的振幅有增强作用。……
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