[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)擺動(dòng)襟翼的大跨橋梁風(fēng)振控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010132222.4
• 申請(qǐng)日: 2020-02-29
• 公開（公告）號(hào): CN111305042B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪福;辛大波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E01D19/00
• 分類號(hào): E01D19/00;E01D2/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種自適應(yīng)擺動(dòng)襟翼的大跨橋梁風(fēng)振控制方法，涉及一種橋梁風(fēng)振控制方法。選擇襟翼并確定尺寸，襟翼形狀為流線型，根據(jù)橋梁主梁斯托羅哈數(shù)、橋梁主梁截面尺寸以及風(fēng)洞試驗(yàn)確定襟翼的展向安裝間距；主梁兩側(cè)應(yīng)對(duì)稱布置襟翼，綜合橋梁尾流區(qū)展向渦相互作用區(qū)以及風(fēng)嘴外側(cè)疏導(dǎo)氣流區(qū)確定襟翼與風(fēng)嘴的相對(duì)位置；襟翼支撐中心為襟翼的形心位置，襟翼繞其中心軸具有扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼，在主梁沿展向間隔設(shè)置安裝軸，襟翼的中心軸開設(shè)安裝孔轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在安裝軸上。通過(guò)襟翼的展向式布置有效提高顫振臨界風(fēng)速以及大幅削弱渦激振動(dòng)振幅，提高大跨橋梁抗風(fēng)能力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)施。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種橋梁風(fēng)振控制方法，尤其是一種自適應(yīng)擺動(dòng)襟翼的大跨橋梁風(fēng)振控制方法，屬于橋梁工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著橋梁跨度的不斷增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)剛度和阻尼不斷降低，導(dǎo)致橋梁對(duì)風(fēng)的敏感性增強(qiáng)，顫振、抖振、渦激振動(dòng)等典型風(fēng)致作用逐漸成為大跨橋梁設(shè)計(jì)中需要考慮的關(guān)鍵因素。在大跨橋梁主梁的各種風(fēng)致作用中，顫振是一種振動(dòng)響應(yīng)非常明顯的風(fēng)致振動(dòng)，一旦發(fā)生將具有使橋梁主梁整體坍塌破壞的危險(xiǎn)，渦激振動(dòng)則會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)疲勞破壞。因此，抑制大跨橋梁顫振及渦激振動(dòng)一直以來(lái)是結(jié)構(gòu)風(fēng)工程領(lǐng)域?qū)W者們關(guān)注的重要問(wèn)題。

通常，大跨橋梁風(fēng)振控制包括機(jī)械措施和流動(dòng)控制措施。機(jī)械措施主要是通過(guò)安裝機(jī)械裝置來(lái)增加大跨橋梁結(jié)構(gòu)的阻尼和提高剛度等來(lái)減小結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng)，然而，這需要耗費(fèi)巨大的人力物力去維護(hù)，且沒(méi)有從根本上解決自激風(fēng)振的發(fā)生。流動(dòng)控制是通過(guò)改變橋梁主梁斷面的氣動(dòng)外形或增加附屬來(lái)提高大跨橋梁抗風(fēng)能力，該方式簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)已廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中，包括整流罩、導(dǎo)流板、擾流板、中央穩(wěn)定板、中央開槽、風(fēng)嘴等。

但由于目前流動(dòng)控制形式固定，不能隨著風(fēng)況變化而調(diào)節(jié)，導(dǎo)致抗風(fēng)穩(wěn)定性的提高具有較大的局限性，而且在一些特殊情況下反而會(huì)不利于抑制風(fēng)致振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)擺動(dòng)襟翼的大跨橋梁風(fēng)振控制方法，它通過(guò)襟翼的展向式布置可有效提高顫振臨界風(fēng)速以及大幅削弱渦激振動(dòng)振幅，提高大跨橋梁抗風(fēng)能力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)施。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：一種自適應(yīng)擺動(dòng)襟翼的大跨橋梁風(fēng)振控制方法，包括以下步驟：

步驟一：選擇襟翼并確定尺寸，襟翼形狀為流線型，根據(jù)橋梁主梁斯托羅哈數(shù)、橋梁主梁截面尺寸以及風(fēng)洞試驗(yàn)確定襟翼的展向安裝間距；

步驟二：主梁兩側(cè)應(yīng)對(duì)稱布置襟翼，綜合橋梁尾流區(qū)展向渦相互作用區(qū)以及風(fēng)嘴外側(cè)疏導(dǎo)氣流區(qū)確定襟翼與風(fēng)嘴的相對(duì)位置；

步驟三：襟翼支撐中心為襟翼的形心位置，襟翼繞其中心軸具有扭轉(zhuǎn)剛度和阻尼，在主梁沿展向間隔設(shè)置安裝軸，襟翼的中心軸開設(shè)安裝孔轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在安裝軸上，扭轉(zhuǎn)剛度在安裝軸與襟翼的中心軸通過(guò)安裝扭轉(zhuǎn)彈簧獲得，阻尼由襟翼安裝后系統(tǒng)本身自帶實(shí)現(xiàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的襟翼為可擺動(dòng)形式具有風(fēng)向自適應(yīng)的功能，可以有效導(dǎo)流疏導(dǎo)氣流，并減緩流動(dòng)分離提高大跨橋梁顫振穩(wěn)定性，展向分布式布置的襟翼還可作為擾動(dòng)源來(lái)擾亂或破壞主梁尾流大尺度渦從而削弱大跨橋梁的渦激共振，也就是說(shuō)可兼顧大跨橋梁顫振和渦激振動(dòng)兩種常見的風(fēng)致振動(dòng)，有效提高顫振臨界風(fēng)速以及大幅削弱渦激振動(dòng)振幅，提高大跨橋梁抗風(fēng)能力，并且襟翼形狀簡(jiǎn)單，個(gè)體小，可有效節(jié)約成本，不影響行車以及橋梁檢修，方法簡(jiǎn)單高效易于實(shí)施，與傳統(tǒng)顫振和渦振控制裝置相比，具有經(jīng)濟(jì)高效、普適性較好的優(yōu)點(diǎn)，能兼顧多種風(fēng)振類型。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的襟翼與主梁的安裝位置示意圖；

圖2是本發(fā)明的襟翼與主梁的安裝結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖；

圖3是本發(fā)明的襟翼的形狀示意圖；

圖4是本發(fā)明的襟翼抑制分離與抑制展向渦工作原理的示意圖。

具體實(shí)施方式