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题名典型箱梁竖向涡激气动力行波效应与抑振机理
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作者
胡传新
戴钢
赵林
王相龙
葛耀君
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机构
武汉科技大学城市建设学院
同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室
武汉科技大学城市更新湖北省工程研究中心
同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室
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出处
《振动工程学报》
北大核心
2025年第8期1809-1818,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52108471)
桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室开放课题基金资助项目(KLWRTBMC23-02)
+1 种基金
国家重点研发计划项目(2022YFC3005301,2022YFC3004105,2022YFB4201500)
湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目(T2022002)。
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文摘
为研究增设检修轨道导流板、人行道栏杆抑流板等气动措施抑振机理,开展了大尺度节段模型测振测压风洞试验。基于表面压力时空分布特征及其统计特性提出了气动行波假设,结合谱本征正交分解(spectral proper orthogonal decomposition,SPOD)方法进行验证,并提出气动力时空功率谱,进一步量化与解构了复杂的时空压力场,揭示了流线型箱梁涡振机理及气动措施抑振机理。研究表明:原始断面在试验风速内存在3阶竖向涡振锁定区间,其中第3阶锁定区振幅最大。增设检修轨道导流板后,断面最大振幅减小53.1%,增设人行道栏杆抑流板后涡振消失。断面表面复杂压力场可表达为多个不同激励源诱发的气动力时空分布模式的线性叠加。原始断面表面压力场由断面振动基频处1阶SPOD模态对应压力时空分布主导,同时上表面模态压力时空分布占主导地位。上表面主导模态压力沿下游呈现行波式演变,贡献值呈波浪式分布,统称为“气动行波”效应。上表面气动行波作用强度远大于下表面。气动行波传播可由分布气动力与涡激力相位差单调递减表征。原始断面上表面气动行波波长与贡献值空间分布波长基本一致,约等于前、后缘防撞栏杆之间距离。增设导流板后,上表面主导气动行波传播模式基本不变,作用强度减小,从而涡振幅值减小。增设抑流板使得上表面能量分布呈宽带分布特征,锁频现象消失,故而不发生涡振。研究提炼了涡振时断面表面复杂压力场中的关键和主导气动力时空演变模式——气动行波,为桥梁主梁断面涡振机理分析和涡激力数理模型的构建提供了思路。
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关键词
桥梁工程
气动措施
气动行波效应
涡振抑振机理
涡激振动
流线型闭口箱梁
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Keywords
bridge engineering
aerodynamic measures
aerodynamic wave effect
suppression mechanism of VIV
vortex-induced vibration
streamlined closed-box girder
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分类号
U441.3
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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