[發明專利]一種適用于大跨度橋梁的渦振抑制結構及其設計方法

有效

• 申請號: 202110678226.7
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113373794B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 秦順全;肖海珠;高宗余;羅扣;秦竟熙;王東暉;李永樂;唐賀強;張明金;屈愛平;詹昊
• 申請（專利權）人: 中鐵大橋勘測設計院集團有限公司
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 邱云雷

本申請涉及一種適用于大跨度橋梁的渦振抑制結構及其設計方法其包括：多個中央穩定板，其用于安裝在安裝梁上，并且多個中央穩定板沿縱橋向間隔或連續貼合分布，以形成氣動結構，其中沿縱橋向，安裝梁的兩端分別為第一端和第二端，沿第一端至第二端方向，在相鄰兩個中央穩定板中，靠近第一端的中央穩定板頂面到安裝梁的距離，小于靠近第二端的中央穩定板頂面到安裝梁的距離。使相鄰兩個中央穩定板的高度不同，多個中央穩定板的形成的氣動結構的高度在中央穩定板的分布方向上變化，高度變化的氣動結構，使主梁縱向流場形態各異，破壞了氣流沿縱橋向運動的相關性和一致性，降低渦擊力及渦振振幅。并且設計方法為結構渦振性能評判提供更為準確的依據。

技術領域

本申請涉及橋梁工程領域，特別涉及一種適用于大跨度橋梁的渦振抑制結構及其設計方法。

背景技術

目前在大跨度橋梁中常出現低風速下的渦振問題，雖然振幅有限，但頻繁振動可能引起結構的疲勞損傷，降低橋梁的使用壽命，危及結構安全。

在一些相關技術中，當氣流經過橋梁結構時，會沿橋面產生上下分離，形成周期性的漩渦脫落，并產生作用于橋梁上的周期性氣動力，當漩渦脫落頻率與橋梁結構某階振動頻率一致時，就會激發橋梁的渦激共振。由于渦振對結構氣動外形極其敏感，目前常采用在主梁上安裝風嘴、導流板等附加氣動措施，改變結構周圍的流場狀態從而改善其空氣動力性能，避免或推遲漩渦脫落的發生，達到抑制渦振的效果。

但是從目前采用的氣動措施來看，氣動結構在起振風速下容易發生一致性、同步性振動，其抑制渦振效果較低。有必要設計出一種結構構造，破壞了氣流沿主梁行車方向運動的相關性和一致性，振動互相干擾和中和。

在另一些相關技術中，目前評判結構渦振性能常采用基于振型分解的三維問題二維化研究方法，首先建立全橋有限元分析計算模型得到結構相關動力參數，然后將所得的相關技術參數等效代入橋梁節段風洞試驗模型中，再進行各工況下風洞試驗，最后根據試驗結果評判結構渦振性能。

但是，由于受技術條件限制，節段模型風洞試驗常采用縮尺進行，縮尺比較大，對細節模擬不利，而渦振性能對結構氣動外形非常敏感，縮尺比較大也容易導致結果失真；同時節段模型風洞試驗無法反應結構沿縱橋向的氣動外形不一致性，因此目前依賴風洞試驗將三維問題二維化評判大橋的渦振性能的設計方法準確率有待進一步提高。

發明內容

本申請實施例提供一種適用于大跨度橋梁的渦振抑制結構及其設計方法以解決相關技術中的多個氣動結構的氣動外形、漩渦脫落頻率及相關氣動參數基本相同，在起振風速下容易發生一致性、同步性振動的問題。

第一方面，提供了一種適用于大跨度橋梁的渦振抑制結構，其包括：

多個中央穩定板，其安裝在安裝梁上，并且多個所述中央穩定板沿縱橋向間隔或連續貼合分布，以形成氣動結構；

沿縱橋向，所述安裝梁的兩端分別為第一端和第二端，

沿第一端至第二端方向，在相鄰兩個中央穩定板中，靠近第一端的中央穩定板頂面到所述安裝梁的距離，小于靠近第二端的中央穩定板頂面到所述安裝梁的距離。

一些實施例中，所述中央穩定板的頂面與所述安裝梁所在平面平行。

一些實施例中，所述中央穩定板的頂面與所述安裝梁所在平面之間具有夾角；

沿第一端至第二端方向，在相鄰兩個所述中央穩定板中，靠近第一端的中央穩定板頂面到所述安裝梁的距離的最大值，不大于靠近第二端的中央穩定板頂面到所述安裝梁的距離的最小值。

一些實施例中，在相鄰兩個所述中央穩定板中，靠近第一端的中央穩定板頂面到所述安裝梁的距離最大值的一端，與靠近第二端的中央穩定板頂面到所述安裝梁的距離最小值的一端相靠近。

一些實施例中，任意相鄰兩個中央穩定板的斯托羅哈數系數階梯差不小于設定值。