桥面栏杆对主梁气动力和涡脱特性的影响研究
来源:    发布时间: 2018-09-13 15:14   400 次浏览   大小:  16px  14px  12px
  大跨度桥梁结构模态频率和阻尼比低,容易产生因漩涡脱落而导致的涡激振动。国内外已报道了多座大跨度桥梁多阶模态涡激共振现象[1,2]。通常认为多阶涡激的主要影响因素有桥梁主梁St数、结构模态频率和阻尼,以及桥址风场特性等。一般认为,成桥主梁
  大跨度桥梁结构模态频率和阻尼比低,容易产生因漩涡脱落而导致的涡激振动。国内外已报道了多座大跨度桥梁多阶模态涡激共振现象[1,2]。通常认为多阶涡激的主要影响因素有桥梁主梁St数、结构模态频率和阻尼,以及桥址风场特性等。一般认为,成桥主梁对应单一St数[3],其值在0.08~0.15之间,且不受结构模态频率的影响[4]。然而,从实际三维桥梁主梁和流体漩涡的三维特性,以及漩涡运动的非定常与沿展向产生、脱落和漂移的不同步[5]来看,桥梁主梁涡脱可能表现出多阶涡脱和多St数特征。且因施工和成桥阶段主梁气动外形不同,也可能存在不同的多阶涡脱特征。考虑到栏杆的挡风面积可能远小于桥梁主梁,传统CFD模拟获取成桥阶段主梁气动特性和颤振特性,往往忽略桥面附属设施,将成桥阶段主梁简化成没有桥面附属设置,如栏杆、防撞栏、检修道等的裸梁,这实际对应为桥梁主梁施工阶段[6-8]。由于主梁气动特性可能受气动外形细微改变的影响,可能导致主梁静气动力系数和动气动参数的明显变化,从而可能影响桥梁抗风性能的评价,甚至可能带来不安全的因素。这种简化处理需要改变,然而系统地开展桥面附属设施对主梁气动特性,特别是多阶涡脱的影响,未见相关研究报道。基于上述考虑,本文以丹麦大带东桥加劲梁为研究对象,开展不同来流攻角下施工和成桥阶段加劲梁CFD模拟,获得桥面栏杆和裸梁的气动力系数,以及主梁表面平均压力分布和涡脱St数。本文试图基于CFD模拟,探讨栏杆对主梁气动特性和多阶涡脱的影响。
  成都仿木栏杆施工和成桥阶段静气动力系数
  为获得成桥阶段加劲梁气动特性,在施工阶段主梁上添加两侧和中央防撞栏。基本维持施工阶段网格2布置,特别是相同的物面及法向单元尺度;同时在栏杆表面和法向采用较高的网格分辨率,通过网格生长率控制使得栏杆周围网格向周围特别是桥面的平顺过渡。图4为成桥阶段绕主梁的网格布置以及栏杆区网格放大。图5是0°攻角下施工和成桥阶段加劲梁表面Y+分布,可见加劲梁表面网格分辨率满足SSTk-ω模型对网格的要求。http://www.cqlangan668.com/