大跨度斜拉桥钢桥塔基于涡振的气动选型及驰振性能风洞试验研究

李永乐，廖海黎，李佳圣，覃 红

（西南交通大学桥梁工程系，成都 610031）

0 引 言

随着中国桥梁工程的迅速发展，桥梁跨度越来越大，桥塔也随之越来越高。桥塔作为一种高柔结构，风荷载是作用于其上的主要横向荷载，因此桥塔日益增高的趋势必然会加大风荷载的作用力度［1］。大跨度桥梁的桥塔在施工和运营阶段时，高耸的桥塔在自然风的作用下会发生涡激振动和驰振。相对于混凝土桥塔，钢制桥塔具有质量轻、阻尼小等特点，在常见风速下也易产生较大的振幅，严重影响施工人员和维护人员的舒适性，甚至危及结构安全。为确保大跨度桥梁钢桥塔在施工阶段和成桥运营后的安全，在钢桥塔设计时有必要对其进行气动选型及风致响应研究。

已有的桥梁气动选型和风致响应研究较多地集中于主梁截面［2－4］，钢桥塔在国内应用较少［5］，相关研究报道较为少见。Takeuchi［6］针对自由竖立的钢桥塔容易出现涡激振动的特点，采用风洞试验的方法来考察钢桥塔的气动特性和涡激振动发生机制，并结合前人研究成果与风洞试验，研究了串联双柱式桥塔的气动稳定性，通过合理布置双肢塔柱的突出附属物、塔柱截面的切角数量、来流风向角以及两塔柱的间距比等参数可改善桥塔的气动稳定性。Larose等［7］针对376m高的H形钢桥塔首先进行了两阶段的节段模型试验来选取较优截面，再通过1／250的气弹模型试验选取最优截面，并指出涡激振动是H形桥塔主要的气弹现象，通过在H形塔柱双肢增加透风屏障可以有效地减小旋涡脱落，从而显著减小钢桥塔的涡激振幅。……