端部条件和长宽比对矩形断面节段模型涡激振动的影响

温青 华旭刚 池俊豪

摘要： 针对节段模型涡激振动风洞试验的端部效应和长宽比效应，通过不同端部条件和不同长宽比的宽高比5∶1矩形断面节段模型弹性悬挂风洞试验，分析了不同端部条件和长宽比下涡振振幅特征以及模型表面风压和气动力特征。试验结果表明：1）端部条件会略微影响节段模型涡激振动特征;2）模型长宽比会显著影响节段模型涡激振动特征，当长宽比大于两倍端部效应影响长度时，涡振振幅随着长宽比增加而呈现略微增大的趋势;当长宽比小于两倍端部效应影响长度时，涡振振幅随着长宽比减小而加剧减小。节段模型设计时应高度重视模型长宽比设计，合理选择模型长宽比。

关键词： 涡激振动; 桥梁; 风洞试验; 节段模型; 端部条件; 长宽比

中图分类号： U441+.3; TU973.3+2 文献标志码： A 文章编号： 1004-4523（2020）04-0653-07

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2020.04.002

引 言

涡激振动是大跨度钢主梁桥梁一种常见的风致振动病害，国内外数十座桥梁已经观测到大幅涡激振动，如中國的西堠门大桥[1]、俄罗斯的伏尔加河大桥[2]、韩国的Yi-Sun-sin Bridge[3]等等。

节段模型弹性悬挂风洞试验是研究桥梁主梁涡激振动的重要手段。该方法不仅能快速高效直观地观测桥梁断面涡激振动特征，还能研究抑制涡激振动的气动措施和阻尼措施。试验时，因试验条件限制，需将主梁按特定缩尺比缩小，制作刚性节段模型。因此，实桥主梁与节段模型之间存在较大的雷诺数差异。为了研究雷诺数效应，国内外学者进行过不同缩尺比的节段模型试验[4-11]，这些试验中，有的不同缩尺比模型包括长宽比在内的各参数完全相似，而有的不同缩尺比的模型长宽比不相似。……