进行涡振节段模型试验时,通常情况下攻角值取0°或±3°。 山区地形及峡谷地带,桥梁风场受局部地形影响非常剧烈,易形成大于±3°风攻角的大攻角来流风,十分有必要对复杂地形地貌区的大跨度桥梁开展大攻角情况下涡振性能研究。 寸滩长江大桥桥址属于山区地貌,桥面有分隔带护栏、桥面防撞栏杆和人行道栏杆,且栏杆比较多,特别容易发生涡振,所以对主梁断面进行了0°,±3°,±5°,±7°共7 种风攻角条件下的涡振试验,如图4.19 所示。
图4.19 主梁涡振试验
在试验过程中,观察到的涡振有竖向涡振、弯扭耦合涡振和扭转涡振3 种形式,一般情况下都是先出现竖向涡振,然后出现弯扭耦合涡振,最后出现扭转涡振。 由图4.20可知,主梁在+7°,+5°,+3°,0°风攻角情况下出现了明显涡激振动响应。 +7°,+5°,+3°这3 种风攻角下有两个涡振区,第二涡振区的涡振响应明显大于第一涡振区的涡振响应。 0°风攻角下出现了一个明显的涡振区。 -3°,-5°,-7°这3 种风攻角下未出现涡振区。 +7°风攻角下的竖向涡振区间在5.0~11.5 m/s 和13.0~25.0 m/s 范围内,+5°的竖向涡振区间在6.0~11.0 m/s和13.0 ~18.0 m/s 范围内,+3°的竖向涡振区间在5.5~7.0 m/s和15.0 ~18.0 m/s 范围内。+7°,+5°,+3°风攻角下竖向涡振响应最大幅分别为586.46,398.46 和283.99 mm,扭转响应最大角度分别为1.296°,0.964°和0.273°。(www.daowen.com)
图4.20 主梁涡振响应
+7°和+5°大风攻角下的涡振区间明显增大,涡振响应增幅较大,竖向振幅和扭转角度均超过涡振允许值。 +3°风攻角下扭转角度超过允许扭转角度0.18%,竖向涡振振幅未超过涡振允许值,0°,-3°,-5°,-7°工况的涡振响应均在允许值范围内。 未进行大攻角试验时主梁基本满足涡振性能的要求,但是在大攻角下竖向振幅和扭转角度峰值均超过允许值。 +7°风攻角与+3°风攻角相比竖向涡振响应峰值增大了106.51%,扭转涡振响应峰值增大了374.72%。 由此可知,风攻角对宽体式扁平钢箱梁的影响较大,大攻角作用下扭转涡振响应更加敏感,宽体式扁平钢箱梁容易发生大范围、大振幅涡振。 对位于西部山区的桥梁,应对大攻角下的主梁进行涡振性能试验。
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