桥下净空对大跨度桥梁颤振稳定性的影响研究

夏昌

（湖南省交通规划勘察设计院有限公司，湖南 长沙 410082）

0 引言

随着我国桥梁设计水平和施工水平的不断提高，十几年来，我国修建了大量跨江河及海湾的柔性桥梁。由于这种桥梁结构具有刚度小、柔性大和阻尼小等特点，造成桥梁结构对风作用的敏感性强，因此，此类桥梁结构的气动稳定性往往是工程技术人员的关注重点。

我国是一个洪水多发的国家，当江河处在汛期或海湾涨潮时，这些跨江河、海湾的大跨桥梁桥下净空迅速降低，相当于桥梁断面更靠近边界面，而这种桥下净空的改变对桥梁的气动性能的影响有多大，往往被设计者所关心。因此，开展桥下净空对桥梁的气动性能的影响研究，能为跨江河的大跨度桥梁的设计及研究提供有益的参考。

目前，基于风洞试验和数值仿真的方法，研究者们[1-4]开展了桥梁颤振方面的研究，取得了巨大的成就。随着计算机技术及计算流体动力学的发展，采用数值仿真的方法识别桥梁气动导数进而评估桥梁断面气动性已成为了现实。

根据桥梁断面到水面的不同距离分为5个工况，本文基于CFD数值仿真，采用传统的强迫振动法计算在不同折算风速下的升力系数和扭矩系数，然后采用最小二乘法识别8个颤振导数，根据颤振导数计算颤振临界风速，最后评估桥梁在不同工况下的颤振稳定性。为了模拟的真实性，本文考虑风剖面的影响。

1 控制方程及湍流模型

控制方程：

式中：ρ、μ分别表示流体的密度和动力粘度；……