[發明專利]基于旋渦發生器的大跨橋梁風致振動流動控制方法

有效

• 申請號: 201710572014.4
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107503281B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 辛大波;張洪福;歐進萍
• 申請（專利權）人: 東北林業大學;哈爾濱工業大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發明公開了一種基于旋渦發生器的大跨橋梁風致振動流動控制方法，其步驟如下：一、根據當地主導風向及風速并結合橋梁截面尺寸，選擇渦發生器不同展向安裝間距l；二、對于主梁，旋渦發生器對稱布置在主梁兩側；對于斜拉索，旋渦發生器安裝在斜拉索表面側風面（以當地主導風向作為風向）。本發明利用橋梁主梁或斜拉索尾流區展向渦的不穩定性，將渦旋發生器作為擾動源用以抑制尾流大尺度展向渦的形成與發展，實現對主梁或斜拉索風致振動的控制。本發明在展向方向以一定間隔設置渦旋發生器，改善主梁或斜拉索繞流場特性，可以有效地抑制或削弱渦激振動的發生，與傳統渦激振動控制手段相比，具有安裝方便、普適性較好的優點，并且大大節約了材料費用。

技術領域

本發明屬于土木工程技術領域，涉及一種橋梁主梁或斜拉索繞流控制方法，尤其涉及一種基于旋渦發生器的橋梁抗風控制方法。

背景技術

隨著橋梁跨度的不斷增長，結構剛度和阻尼不斷降低，導致橋梁對風的敏感性增強，顫振、抖振、渦激振動等典型風致作用逐漸成為大跨橋梁設計中需要考慮的關鍵因素。在大跨橋梁主梁的各種風致作用中，顫振是一種振動響應非常明顯的風致振動，一旦發生將具有使橋梁主梁整體坍塌破壞的危險，渦激振動則會引起橋梁結構疲勞破壞。因此，抑制大跨橋梁顫振及渦振一直以來是結構風工程領域學者們關注的重要問題。

通常，大跨橋梁風振控制包括機械措施和氣動措施。機械措施主要是通過安裝機械裝置來增加大跨橋梁結構的阻尼和提高剛度等來減小結構風致振動響應，然而，這需要耗費巨大的人力物力去生產及維護該裝置，并且沒有從根本上解決自激振動的發生。氣動措施包括被動方式與主動方式兩種。被動方式是通過改變橋梁主梁斷面的氣動外形或增加附屬來提高大跨橋梁抗風能力。由于該方式簡單經濟已廣泛應用于實際工程中，其中包括整流罩、導流板、擾流板、中央穩定板、中央開槽、襟翼、風嘴等。盡管關于氣動控制的被動方式的研究已經開展了很多，但都是基于二維橋梁主梁或斜拉索斷面流場進行分析而提出的控制方法，這類方法不僅使用條件有限，而且需要在沿主梁展向方向通常設置控制裝置，無疑大大增加了成本。

發明內容

本發明基于鈍體尾流的不穩定性并利用旋渦發生器的作為擾動裝置，提供了一種基于旋渦發生器的大跨橋梁風致振動流動控制方法，該方法不僅簡單高效、普適性比較強，而且只需在主梁或斜拉索展方向以一定間隔安裝孤立的旋渦發生器即可，大大減小了控制成本。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于旋渦發生器的大跨橋梁風致振動流動控制方法，包括如下步驟：

一、根據當地主導風向及風速并結合橋梁截面尺寸，選擇渦發生器不同展向安裝間距l；

二、對于主梁，旋渦發生器對稱布置在主梁兩側；對于斜拉索，旋渦發生器安裝在斜拉索表面側風面（以當地主導風向作為風向）。

本發明具有如下優點：

1、本發明利用橋梁主梁或斜拉索尾流區展向渦的不穩定性，將渦旋發生器作為擾動源用以抑制尾流大尺度展向渦的形成與發展，實現對主梁或斜拉索風致振動的控制。

2、本發明在展向方向以一定間隔設置渦旋發生器，改善主梁或斜拉索繞流場特性，可以有效地抑制或削弱渦激振動的發生，與傳統渦激振動控制手段相比，具有安裝方便、普適性較好的優點，并且大大節約了材料費用。

附圖說明

圖1為旋渦發生器安裝位置立體圖；

圖2為旋渦發生器安裝位置平面圖；

圖3為渦旋發生器尺寸；

圖4為旋渦發生器控制效果；

圖中：1-主梁，2-渦旋發生器。

具體實施方式