桥梁吊杆典型风致振动幅值响应质量阻尼效应研究

周 帅，罗桂军，牛华伟，陈政清

（1.湖南大学 土木工程学院，长沙 410082；2.中国建筑第五工程局有限公司，长沙 410004）

大跨度拱桥刚性桥梁吊杆等一类大长细比矩形截面钝体桥梁构件，质量轻、阻尼小，易发典型的涡激共振和驰振等风致振动，两者临界风速相近时甚至可以引发耦合振动。耦合状态下，杆件的风致振动幅值随着风速的增加而不断增大，在单一风速点呈现极限环限幅振动形态，风速-幅值响应曲线呈现线性增长趋势，不出现涡激共振锁定区间，也不在单一风速点下出现发散性驰振，气动机理尚不明确，研究者称为“软驰振”[1-4]。

文献[5-6]结合两自由度尾流振子涡激力模型和准定常驰振力模型建立了“软驰振”数学模型，根据耦合程度对风速-幅值响应曲线进行了分类，通过识别相关气动参数，使数值计算结果与实测结合吻合较好。“软驰振”响应风速-幅值曲线由两个参数决定:耦合振动起振临界风速U0、风速-幅值响应曲线线性斜率。欧洲抗风设计规范[7-8]对U0进行了建议，提出耦合振动发生的必要条件是涡激共振与驰振临界风速比值范围在0.7～1.5，文献[9-10]的研究表明欧洲规范偏于不安全，该比值应大于4.5～8.5，耦合振动才能避免发生。文献[11]通过调整风洞试验节段模型刚度支撑形式，变化阻尼比，研究了不同Scruton数下“软驰振”风速-幅值响应曲线形态，表明Scruton数大于50～60是消除耦合振动的必要条件。文献[12]基于两自由度Tamura尾流振子模型，修正气动参数，提出了与试验实测结果更为吻合的预测模型。……