全桥气弹模型试验，施工状态的抖振内力.ppt

不同悬挂频率的矩形节段模型风洞试验 作为基础研究，将钢箱梁简化为一根矩形截面的长条。首先研究它的涡振性能。矩形截面的宽高比取为6，制作了高12cm，宽72cm，长154cm节段模型，在湖南大学HD-2风洞的3m(W)×2.5m(H)×17m(L)试验段中进行了5组不同悬挂频率下的涡激振动试验。 * 不同悬挂频率的矩形节段模型风洞试验 五组试验的研究思路 同一模型，外形不变 保持质量不变，阻尼不变（0.25%），相当于Sc数不变 仅悬挂频率由低到高变化 检验两个假定 （1）外形不变则St数不变 （2）如果St、Sc不变，振幅也不变 * 试验组 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 竖弯频率（Hz） 2.4414 3.4180 5.1270 6.1035 7.3242 竖弯阻尼比（%） 0.249 0.250 0.247 0.249 0.250 系统质量M（Kg） 16.352 16.172 17.305 20.388 17.595 扭转频率（Hz） 4.8828 6.3477 9.0332 10.2539 11.7188 扭转阻尼比（%） 0.242 0.242 0.237 0.238 0.233 表2 长宽比6:1的矩形模型风洞试验基本参数 竖向涡振无量纲振幅（1000y/D）随频率的变化 试验工况 竖向频率 （Hz） 竖向涡振 1区 竖向涡振 2区 1 2.44 20.53 20.62 2 3.34 17.94 17.35 3 4.96 21.26 51.66 4 5.84 19.42 38.88 5 6.98 19.21 43.20 竖向涡振振幅的变化规律: 第一区振幅基本不变，第二区振幅在前两个工况中与第一区振幅相当，但在第三个工况中突然增加到很大，而在第四、五工况中又有所减小，说明有其它尚未明确的影响因素存在。 按现行理论假定，各阶模态的振幅应相等 * * 试验工况 扭转频率(Hz) 扭转涡振 1区 扭转涡振 2区 1 4.54 4.69 9.75 2 6.10 2.95 6.48 3 9.16 0.86 1.65 4 10.35 1.00 1.77 5 12.62 0.83 1.69 扭转涡振振幅有随频率升高而降低的趋势，且第二区振幅约为第一区的两倍，其原因可能是气动阻尼的影响，待研究。 扭转涡振无量纲振幅（1000y/(B/2)）随频率的变化 按现行理论假定，各阶模态的振幅应相等 三维流场研究多点弹性支承矩形梁的气弹模型风洞试验 * 新模型的必要性 为了通过风洞试验研究涡激力沿桥跨方向分布的相关性是否与模态振型有关的问题，必须制作一个可以模拟多个模态密集分布的气弹模型。 一个完整的悬索桥气弹模型从理论上来说是应该具备这一性质，但实际上因缩尺比太小干扰因素太多而无法做到。 拉条模型忽略了塔和缆索系统，制作比较容易。它可以模拟悬索桥的一对竖弯和扭转模态，从而可用于悬索桥抗颤振能力的检验。由于拉条模型的刚度由两条平行的张紧的钢丝提供，它的高阶频率分布按自然数增加，即n阶模态的频率是1阶模态频率的n倍，因此，拉条模型不能模拟悬索桥的多模态密集分布特性。 * 为了避开塔和缆索系统干扰，单纯研究加劲梁的涡激力跨向相关性与高阶模态振型变化之间的关系，本文提出了一种新型气弹模型--多点弹性支承梁的气弹模型； * 模型刚度由一条薄钢板提供，外形用泡沫塑料板制作。采用激振法测定气弹模型的各阶竖弯模态的频率和振型，与有限元模型比较后可研究板条的剪切刚度对高阶模态的影响。调试好后模型将在HD-2风洞的8.5m(W)×2m(H)×15m(L)的开口试验段进行均匀流场和紊流场下的涡振试验，直接测定各阶模态振幅与风场及模型结构参数之间的关系。目前模型制作快完成，将用于研究各阶模态的频率，振型变化与气动阻尼，涡激力的关系，最终为正确预测涡振振幅提供依据。 * * 我国公路桥梁抗风规范采用与日本规范相同的涡振振幅容许值规定，容许值与模态频率成反比，竖弯模态的涡振振幅容许值为 这里 应是验算模态的频率，随模态不同而不同。显然高阶模态涡振振幅容许值随频率升高迅速减小。 就这一规定的理由，本文作者咨询了多位日本学者。日本东京大学Tomomi YAGI教授给出了如下解释。由桥梁的竖向弯曲振动的频率近似公式f=100/L和涡振时桥梁加速度不宜超过100gal（1m/s2）的要求，可得对应的涡振最大容许速度为， 取L=160m，再由振幅与速度的关系得到最大容许振幅公式， 高阶模态涡激共振的容许振幅 由于用了小跨度的基频值，公式在频率低于100/160时比直接按加速度计算振幅要更严格。 大跨度桥梁高阶模态的阻尼比 结构阻尼比实测问题 阻尼比只能在结构建成后实测