超大跨桁架梁懸索橋顫振性能氣動(dòng)優(yōu)化試驗(yàn)研究

王維民， 梁愛鴻， 劉新華， 李春光*， 彭元誠(chéng)， 韓艷

(1.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 湖北 武漢 430056； 2.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 土木工程學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410114)

桁架主梁因其抗扭剛度大、透風(fēng)性能好、預(yù)制安裝方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，在大跨度懸索橋中運(yùn)用廣泛，世界上早期修建的懸索橋采用鋼桁架加勁梁為主。隨著橋梁跨徑的不斷增大，結(jié)構(gòu)將變得更加輕柔，阻尼比更小，對(duì)風(fēng)的作用愈加敏感。在加勁梁截面形式已定的情況下,采用適當(dāng)?shù)臍鈩?dòng)措施來(lái)改善主梁的顫振穩(wěn)定性能往往是一種最可靠、最具現(xiàn)實(shí)意義的途徑[1]。因此研究桁架加勁梁懸索橋氣動(dòng)穩(wěn)定措施具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

以往研究表明：桁架梁懸索橋的顫振性能在初步設(shè)計(jì)階段通常難以滿足要求，特別是當(dāng)橋址處的設(shè)計(jì)風(fēng)速較高時(shí)，鋼桁梁的顫振穩(wěn)定性已成為設(shè)計(jì)過(guò)程中的控制性因素。Ueda等[2]通過(guò)流跡顯示和測(cè)壓試驗(yàn)研究了豎向穩(wěn)定板的制振機(jī)理，發(fā)現(xiàn)桁架梁的顫振是由于分離流的再附引起的，當(dāng)安裝豎向中央穩(wěn)定板后減弱了氣流的再附程度，進(jìn)而抑制了主梁顫振；李加武等[3]研究了抗風(fēng)纜、中央穩(wěn)定板、風(fēng)嘴等措施對(duì)窄桁架懸索橋顫振穩(wěn)定性的影響；李春光等[4]通過(guò)對(duì)桁架加勁梁橋面板增設(shè)上下穩(wěn)定板，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定板的高度存在一個(gè)最優(yōu)值，且分離式中央穩(wěn)定板的抑振效果優(yōu)于整體式中央穩(wěn)定板；陳政清等[5]從能量角度研究了中央穩(wěn)定板對(duì)桁架梁懸索橋顫振穩(wěn)定性的作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)中央穩(wěn)定板提高了顫振發(fā)生時(shí)豎向自由度的參與程度和扭彎耦合程度，使顫振形態(tài)由單自由度扭轉(zhuǎn)振動(dòng)向彎扭耦合振動(dòng)轉(zhuǎn)移，從而提高顫振臨界風(fēng)速；……