大跨桥梁颤振自激力的强迫振动法研究.pdf

　第 35 卷第 5 期 土 　木 　工 　程 　学 　报 Vol 135 　No 15 　2 0 0 2 年 1 0 月 CHINA CIVIL ENGINEERINGJOURNAL Oct1 　2002 大跨桥梁颤振自激力的强迫振动法研究 陈政清　于向东 ( 中南大学) 摘 　要 　利用我们开发的国内第一个强迫振动法试验方法 , 研究了三种不同断面的桥梁颤振自激力特性和 Scanlan 提出的颤振导数理论的若干假定。研究表明 , 在实用风速范围内 , 颤振导数基本与测试频率、振幅无关 ; 流线断 面的自激力能基本符合 Scanlan 的线性假定 , 但钝体断面的自激力高次谐波分量大 , 明显具有对模型运动的非线性 响应特征。 关键词 　桥梁 　自激力 　颤振导数 　强迫振动法 中图分类号: U441 + 13 　　　文献标识码 : A 文章编号 : 1000O131X (2002) 05O0034O08 表对时间 t 求导 ; M 和L 为单位跨度的自激气动弯 ρ 1 　引 　　言 矩和气动升力 ; 为空气密度 ; U 为平均风速 ; B 为 ( ω 桥面板宽度 ; K = B ) PU 为折减圆频率 ; ω为圆 桥梁颤振是一种十分危险的风致自激发散振动 , 频率 ; A 3 , H 3 ( i = 1 , 2 , 3 , 4) 为颤振导数。式 i i 引发颤振的力是风与大跨柔性桥梁相互作用的一种非 ( 1 , 2) 把自激力的确定转化为颤振导数的测定问题。 定常气动自激力。1940 年 , 旧 Tacoma Narrow 大桥因 ( ) 比较式 1 , 2 与 Theodorsen 的理想平板自激力表达 未考虑风的动力作用 , 在 18mPs 风速下即发生严重颤 式 , 容易得到理想平板颤振导数的解析表达式。至于 振而坠毁。因此颤振自激力的研究具有十分重要的意 实际桥梁断面的颤振导数 , 目前还主要是通过桥梁节 义。 段模型风洞试验获得。数值风洞计算颤振导数的技术 早在 1935 年 , 因 研 究 机 翼 颤 振 的 需 要 , 还未能广泛应用[4 ] 。 Theodorsen[1 ] 就导出了理想平板颤振自激力的解析表 颤振导数的试验测定方法主要有两种 : 自由振动 达式。理想平板是一条具有有限宽度 B 的无限长、 法和强迫振动法。Scanlan 在提出颤振导数概念的同 无限薄的平板条。Scanlan 是桥梁风振理论的奠基者。