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设置分段式声屏障桥梁的涡振幅值反演方法

李永乐 潘俊志 遆子龙 饶纲

李永乐, 潘俊志, 遆子龙, 饶纲. 设置分段式声屏障桥梁的涡振幅值反演方法[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(1): 183-190. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210172
引用本文: 李永乐, 潘俊志, 遆子龙, 饶纲. 设置分段式声屏障桥梁的涡振幅值反演方法[J]. 西南交通大学学报, 2023, 58(1): 183-190. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210172
LI Yongle, PAN Junzhi, TI Zilong, RAO Gang. Inversion Method of Vortex-Induced Vibration Amplitude for Long-Span Bridges with Partially Installed Noise Barrier[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(1): 183-190. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210172
Citation: LI Yongle, PAN Junzhi, TI Zilong, RAO Gang. Inversion Method of Vortex-Induced Vibration Amplitude for Long-Span Bridges with Partially Installed Noise Barrier[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2023, 58(1): 183-190. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210172

设置分段式声屏障桥梁的涡振幅值反演方法

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20210172
基金项目: 国家自然科学基金(52008349);中国博士后科学基金面上项目(2020M683356);中央高校基本科研业务费专项资金(2682021CX004)
详细信息
    作者简介:

    李永乐(1972—),男,教授,博士,研究方向为风-车-桥耦合振动与大跨度桥梁风致振动,E-mail:lele@swjtu.edu.cn

    通讯作者:

    遆子龙(1989—),男,助理教授,博士,研究方向为深水大跨桥梁工程,E-mail:zilongti@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U441.3

Inversion Method of Vortex-Induced Vibration Amplitude for Long-Span Bridges with Partially Installed Noise Barrier

  • 摘要:

    大跨桥梁的涡激共振常采用节段模型风洞试验进行测量,但节段模型试验建立在二维理论上,当桥梁由于分段式声屏障导致沿跨向存在多种气动外形时,涡振响应难以通过节段试验直接测量. 本文基于线性涡激力模型提出考虑多气动外形影响的节段-实桥涡振幅值反演方法. 首先,分别对带屏障与无屏障段截面进行节段模型风洞试验;然后,通过ANSYS谐响应分析,反演全跨布置与不布置屏障两种工况的实桥涡振幅值,获得对应的涡激荷载幅值;最后,根据声屏障实际布置位置分段施加涡激荷载,得到设置分段式声屏障桥梁的实桥涡振响应,并基于本文方法对不同声屏障布置方案进行了参数分析与讨论. 试验结果表明:全封闭声屏障会显著降低主梁抗风性能,屏障的分段布置对整体涡振影响较大;本文方法可通过节段模型试验结果直接估算多气动外形桥梁的全桥涡振响应,声屏障布置应在满足降噪条件下尽量布置于边跨,若布置长度超过桥塔位置,须尽量缩短布置长度以减小涡振响应.

     

  • 图 1  桥跨及声屏障布置(单位:m)

    Figure 1.  Configuration of bridge span and noise barrier (unit: m)

    图 2  主梁标准横断面及声屏障形式(单位:m)

    Figure 2.  Cross section of truss girder with noise barrier (unit: m)

    图 3  风洞试验节段模型

    Figure 3.  Sectional models in wind tunnel test

    图 4  风速-涡振曲线

    Figure 4.  Velocity-VIV curves

    图 5  涡激力加载示意

    Figure 5.  Vortex induced force loading

    图 6  涡激力

    Figure 6.  Vortex induced force

    图 7  布置长度-跨中响应曲线

    Figure 7.  Length of the barrier-VIV in mid-span curves

    图 8  跨中涡振响应遍历计算结果

    Figure 8.  Traverse results of VIV in mid-span

    表  1  涡激力反演结果

    Table  1.   Amplitude of vortex induced force

    风攻角/(°)对应风速/(m·s−1$A_1^* $/kN$A_0^* $/kN
    −318.86566.20
    017.57198.10
    +315.911404.82706.8
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    表  2  实桥跨中涡振幅值

    Table  2.   Amplitude of VIV at mid-span

    风攻角/
    (°)
    全跨无屏障幅值全跨带屏障幅值分段布置幅值
    竖弯/
    mm
    扭转/
    (°)
    竖弯/
    mm
    扭转/
    (°)
    竖弯/
    mm
    扭转/
    (°)
    −3未起振未起振175.60.07910.40.017
    0未起振未起振192.50.14711.40.031
    +372.40.039305.00.06386.10.044
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-16
  • 修回日期:  2021-11-16
  • 网络出版日期:  2022-09-02
  • 刊出日期:  2021-11-18

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