陈国孝 刘 喆 邵传平,2)

*(中国计量大学流体检测与仿真研究所,杭州 310018)

† (国家管网集团西气东输公司南京计量研究中心,南京 210046)

引言

桥梁颤振是结构从气流中吸取的能量大于结构阻尼所消耗的能量时发生的扭转(或扭、弯耦合)振动,其振动的振幅随时间不断加大,形成发散的自激振动,使结构遭受直接破坏.提出适应现代越来越轻型化的新型桥梁的颤振控制方法,为今后桥梁建设提供技术储备很有必要.

Larsen 和Larose[1]研究了Tacoma 大桥的浅H 型截面在扭转振荡中旋涡的形成及运动过程,以及对截面上下两侧压力分布的影响,提出了旋涡脱落模式造成颤振的机制.当桥面扭转振动时,会对其尾流产生影响,形成各种新的旋涡脱落模式,这些旋涡模式与振幅、振频等参数密切相关.反之,新的旋涡脱落模式往往带来气动升力、阻力和力矩的幅值和频率的变化,从而影响物体的振动.对于有限厚度板,颤振过程与旋涡脱落过程相互耦合,因此颤振的流动控制与旋涡脱落控制具有密切联系.

桥梁颤振受多种因素影响,包括长宽比、结构与空气密度比、桥梁刚度,结构阻尼以及端部条件等,进行系统性控制研究极为困难.因此进行合理的简化十分必要.风引起的桥梁、高层大楼的振动,海洋石油平台减振板在海流中的振动,都可以用板或薄矩形柱作为简化模型,进行实验和数值研究.

颤振可分为单模态振动和多模态振动两种.单模态颤振较为简单……