赵 彤

(合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009)

0 引 言

Π型截面解决了大跨度桥梁钢桥面板和桥面铺装之间的接触问题,并因其经济性好被广泛地用于现代桥梁设计中[1],但Π型截面扭转刚度小,且具有很钝的气动外形,更容易受到风振的影响。三分力系数与桥梁结构抖振响应计算息息相关,是研究桥梁抖振的基础[2],一般采用风洞试验或CFD模拟得到,本文利用CFD技术对Π型截面进行静态绕流模拟,识别其三分力系数,以期为Π型截面结构抖振响应分析做出贡献。

1 三分力系数定义

当自然风吹过桥梁断面时,因为桥梁断面的存在,流场的分布以及特性被改变,这是风荷载产生的根本原因。如果其他条件一样,形状相似的两个截面的静力风荷载与它们的特征尺寸成比例,我们引入无量纲三分力系数来描述具有相似截特征尺寸截面的静力风荷载的共同特征[3]。风轴坐标系下三分力表示为:

(1)

式中:FD、FL、MT为阻力、升力、升力矩;ρ为空气密度;U为来流风速;B为断面宽度;CD、CL、CM为阻力、升力、升力矩系数。

2 截面静态绕流模拟

采用CFD方法对三分力系数进行识别的原理:将时间和空间上连续的数学模型进行离散,把微分方程化为代数方程,然后求解代数方程,得到各个节点的压力和速度,通过求出各点合力,就可以得到断面的阻力、升力和力矩,进而得到三分力系数。

2.1 闭口箱梁截面三分力系数识别

进行7个风攻角下闭口箱梁截面三分力系数识别。闭口箱梁截面采用文献[4]中闭口箱梁模型,截面尺寸如图1所示,本文选取该截面风洞试验数据为数值模拟的参考数据。……