大跨度双幅连续钢箱梁桥涡激振动特性风洞试验研究.docx

大跨度双幅连续钢箱梁桥涡激振动特性风洞试验研究
摘要：
为了研究大跨度双幅连续钢箱梁桥的涡激振动特性，本文设计了相应的风洞试验，并对试验结果进行了分析与总结。试验结果表明，大跨度双幅连续钢箱梁桥在气动载荷作用下，会出现涡激振动现象，严重影响桥梁的安全性能。因此，为了保证桥梁的安全使用，需要对桥梁的涡激振动特性进行深入的研究，为桥梁的设计与施工提供理论依据与实践指导。
关键词：大跨度双幅连续钢箱梁桥；涡激振动；风洞试验；特性分析
导言：
随着城市化进程的加快和人口增长的日益加快，跨江、跨湖、跨海等大跨度桥梁的兴建逐渐成为重要的民生工程。然而，大跨度桥梁的建设不仅对工程技术的要求更高，而且涉及到桥梁的安全性和可靠性问题。其中，气动力学对桥梁安全性能的影响尤其关键。特别是在高速风和强横风暴的情况下，桥梁的涡激振动问题十分突出，严重威胁桥梁的安全使用。
为了保证大跨度桥梁的安全性和可靠性，对桥梁的涡激振动特性进行深入的研究是至关重要的。本文旨在通过设计风洞试验，探讨大跨度双幅连续钢箱梁桥的涡激振动特性，并对试验结果进行分析和总结，为桥梁设计和施工提供理论依据和实践指导。
一、试验设计
1.试验桥型
本试验采用了大跨度双幅连续钢箱梁桥作为试验对象。该桥梁总长为500m，桥面宽度为30m，单幅跨度为150m。桥梁支座采用钢支座，桥墩为沉箱式。
2.试验参数
本试验在中国科学院风洞中进行，试验参数如下：
风速：50-80m/s
雷诺数：3.5×10^6
攻角：0-10°
涡激激励频率：12-20Hz
桥梁跨度：150m
3.数据采集
本试验采用了高精度测力传感器、应变计、加速度计等传感器对桥梁桥面振动数据进行记录与采集。采集到的数据存储在数据采集系统中。
二、试验结果分析
1.涡激振动现象
本试验采用激励式风洞试验，通过改变风速、攻角和涡激激励频率等参数，得到了大跨度双幅连续钢箱梁桥的流场分布与涡激振动情况。
试验结果表明，当风速达到50m/s时，桥梁开始发生轻微振动。随着风速的增加，桥梁振幅逐渐增大，最终达到极限。此时，桥面振幅已经超过振幅限制范围，桥梁处于一种危险状态。
2.振动特性分析
本试验通过对采集到的数据进行分析和处理，得到了大跨度双幅连续钢箱梁桥的自然频率、振幅、振型等振动特性参数。
试验结果表明，大跨度双幅连续钢箱梁桥的自然频率较低，振型多样。在涡激振动的情况下，桥梁的振幅逐渐增大，振型由小振幅单一向大振幅多样化转换。此时，桥梁处于一种非常危险的状态，可能会导致桥梁倒塌的风险。
三、结论与展望
本文基于风洞试验的方法，探讨了大跨度双幅连续钢箱梁桥的涡激振动特性。试验结果表明，涡激振动现象将严重影响大跨度双幅连续钢箱梁桥的安全性能。为了保证桥梁的安全使用，需要对桥梁的涡激振动特性进行深入的研究，为桥梁的设计与施工提供理论依据与实践指导。
然而，本试验仅考虑了桥梁在风荷载作用下的涡激振动特性，未考虑其他外部因素对桥梁的影响。因此，今后的研究需要考虑更多的因素，综合分析桥梁的实际使用情况，为桥梁的设计与施工提供更为准确的指导。