非流线型截面气动导纳识别零点分离法.pdfVIP

第十三届全国结构风工程学术会议论文集 非流线型截面气动导纳识别的零点分离法 陈斌1’2 葛耀君1 项海帆1 (1．同济大学土木工程防灾国家重点实验室．上海，2000921 2．重庆交通科研设计院桥梁工程结构动力学国家重点实验室(筹)，重庆，400067) 摘要抖振响应是大跨度桥梁风致振动研究中的一个重要部分，而气动导纳是抖振力表达式中的重要参数． 目前仅对于流线型截面存在气动导纳的解析表达式，而对于非流线型截面的气动导纳研究尚处与探索阶段．本文利 用静力三分力系数零值点对顺风向脉动风作用和横风向脉动风作用的分离作用，分次识别6个气动导纳，称为零点 分离法．首次实现了6个气动导纳函数的完整识别。为气动导纳研究探索了一条新思路．其中抖振力测量采用模型 表面压力测量积分的方法，取得了良好的效果． 关键词气动导纳、零点分离法、测压法，类平板断面 1．气动导纳的意义 传统的抖振分析方法是在准定常抖振力的基础上引入气动导纳来考虑紊流的不均匀性(即非定 常特性)和不完全相关性。气动导纳可看作是一个作用在紊流场中桥梁断面上的气动力和相应准定 常气动力之间比例关系的系数函数。 脉动风引起的薄机翼抖振问题的研究中。其中的气动导纳函数被称为Sears函数，其实质是竖向脉动 风在薄机翼上引起的升力气动导纳，同时还发现升力和升力矩之间是恒定的倍数关系，因此Sears 函数也可作为竖向脉动风在薄机翼上引起的升力矩气动导纳。Davenport[3]把气动导纳的概念引入到 了桥梁的抖振分析中。后来的人们也在Scanlant4]的准定常抖振力表达式中引入气动导纳概念，形成 止气动导纳的唯一解析表达式。在一般的非流线型断面的抖振响应计算分析中，气动导纳近似取1 或Sears函数作为其上下限，而对于非流线型断面气动导纳目前仍然没有一个公认成熟的识别方法。 2．非流线型截面气动导纳的现有识别方法 目前常用的是Scanlan修正抖振力表达式[81，对抖振力的研究就集中在对气动导纳函数的识别 上。对于气动导纳的识别研究，在忽略脉动风互谱影响的基础上，在认识上分为两种模型，在识别 计算上分两类方法。 桥梁截面的抖振力研究是从机翼截面抖振力表达式中考虑横风向脉动风的作用出发，同时考虑 顺风向脉动风和横风向脉动风的共同作用，建立了桥梁截面的抖振力表达式，其中气动导纳采用风 洞节段模型试验识别得到的结果。在Scanlan修正抖振力表达式中，对于顺风向抖振力、横风向抖振 力和横风向抖振力矩，各有2个共6个气动导纳函数，在频域内一般采用式l一3。 (2) 740 第十三届全国结构风工程学术会议论文集 (3) ‰…‰|2、l丸…‰12、‰12、l‰12分别为6个气动导纳。 在无法对顺风向脉动风和横风向脉动风的作用进行分离的情况下，一般由假设 气动导纳的识别计算，这是气动导纳的一种简化模型。张若雪‘12l、秦仙蓉嗍、许志豪‘1伽采用此假定， 利用系统辨识的方法，通过一次试验测量识别I航12和lz．12。对于薄平板截面其得到的I厄12和I‰12 都大于Sears函数。 同样在无法对顺风向脉动风和横风向脉动风的作用进行分离的情况下，直接识别6个气动导纳， 这是对分别考虑顺风向脉动风和横风向脉动风的作用的抖振力表达式的较完整模型。靳欣华‘13】、赵 林n11利用抖振力和脉动风相关性，进行了采用互功率谱法通过一次试验测量直接识别了6个气动导 纳函数的尝试。 进行气动导纳识别计算的方法分为直接测量法和系统辨识法两大类。直接测量法是直接测量实 验风场的紊流脉动风和在节段模型上产生的抖振力，通过抖振力的表达式来直接识别气动导纳函数， 目前有靳欣华【l3】提出的互功率谱法和本文提出的零点分离法；系统辨识法则是测量实验风场的紊流 脉动风和节段模型在脉动风作用下的运动响应，通过由抖振力表达式推导的由脉动风到节段模型运 动响应的传递函数矩阵(系统)来得到气动导纳函数，目前有张若雪【12】提出的总体最小二乘法和秦