安装声屏障钢箱-混凝土组合梁涡激振动机理与控制

摘要

依托山西临猗黄河大桥工程,针对安装声屏障(VIV)钢箱-混凝土组合梁断面涡激振动机理与气动控制措施(AC)进行风洞试验与计算流体动力学(CFD)模拟研究.首先,采用几何缩尺比为1∶60的节段模型对主梁断面原设计方案进行了风洞试验研究;然后,为探究水平导流板安装位置对主梁涡振控制效果的影响,分别针对在钢箱-混凝土组合梁两侧腹板距底板2.6m高度处各安装一道2.0m宽水平导流板(AC-1),以及在翼缘板端部安装2.0m宽水平导流板(AC-2)开展了试验研究;最后,采用CFD方法对主梁断面原设计方案以及增设气动控制措施AC-1、AC-2后进行了数值模拟研究,从流场特征角度对主梁涡振及控制机理进行了分析.结果表明:主梁断面原设计方案在0°、+3°攻角下存在竖向及扭转涡激共振现象,且最大振幅超过规范要求;采用措施AC-1后,主梁断面扭转涡激共振响应消失,而竖向涡激振动振幅略有增大;采用措施AC-2后,主梁断面竖向涡激共振响应幅值被有效抑制,且主梁扭转涡激共振现象消失.安装直立式声屏障钢箱-混凝土组合梁原方案涡激振动与气动控制机理主要表现为:气流流经主梁断面后在主梁下游侧产生交替脱落的旋涡引起的,采用气动控制措施AC-1后涡的强度变化不大,而采取气动控制措施AC-2后涡的强度有一定的减弱,有助于主梁涡激振动响应的抑制.

关键词

钢箱-混凝土组合梁 / 声屏障 / 涡激振动 / 气动控制措施 / 风洞试验 / 计算流体动力学