薄平板断面气动自激力振幅效应数值模拟

刘志文，张瑞林，陈政清，2

（1.湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室，湖南长沙 410082；2.湖南大学土木工程学院，湖南长沙 410082）

1940年，旧塔科马桥在19 m/s左右的风速下发生大幅振动，扭转振幅大约为35°，并在长时间振动下因吊杆断裂导致垮塌[1].此后，桥梁结构气动稳定性问题受到广泛关注，Scanlan等[2]将航空领域的颤振导数概念加以推广，建立了适用于桥梁主梁断面的线性颤振理论，为现代大跨度桥梁抗风设计提供指导.随着桥梁跨度的进一步增加，大跨桥梁主梁在强风作用下可能会出现大幅振动现象，传统的Scanlan线性颤振理论难以适用于桥梁主梁大幅振动情况.国内外许多学者开始关注振幅对桥梁主梁断面的颤振性能影响.

桥梁主梁断面气动力在大振幅条件下存在高次谐波分量.陈政清等[3]通过强迫振动风洞试验研究发现钝体桥梁主梁断面存在明显的高次谐波分量.Diana等[4-5]通过墨西拿海峡大桥主梁断面风洞试验研究，发现气动力存在高次谐波分量和气动力的迟滞效应.王骑[6]通过风洞试验研究发现大振幅下薄翼断面与流线型箱梁断面气动力存在显著的高次谐波分量.唐煜[7]采用计算流体动力学方法（Computational Fluid Dynamics，CFD）进行了薄平板断面与流线型箱梁断面强迫振动研究，结果表明：大振幅下气动力存在高次谐波分量，并且振幅越大，高次谐波分量越明显.熊龙等[8]、Lin等[9]分别进行了流线型箱梁断面与B/H=5矩形断面（B、H分别为矩形断面的宽度与高度）强迫振动风……