钝体断面列车对斜拉桥涡振稳定性影响的试验研(3)
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【摘要】:图8 0°风攻角竖向位移均方根值-风速曲线图 (3)-3°风攻角不同断面涡振性能的比较。图9的试验结果表明,-3°风攻角时,相比桥面无车状态(起振风速15.2 m图8 0°风攻角竖向位移均方根值-风速曲线图
(3)-3°风攻角不同断面涡振性能的比较。图9的试验结果表明,-3°风攻角时,相比桥面无车状态(起振风速15.2 m/s、锁定风速区间长度5.18 m/s、振幅0.190 m),桥面有车状态的振幅虽然增加,但起振风速得到明显提高及涡振锁定风速区间长度显著减小,表明列车的气动外形对主梁涡振有利,这是由于C80B型列车本身不具备流线外形,钝体效应明显,但在-3°风攻角下其钝体效应最小,使得车桥系统的整体钝体效应要小于桥面无车状态。相比桥面有车无盖板状态(起振风速17.4 m/s、锁定风速区间长度7.30 m/s、振幅0.240 m),桥面有车有盖板状态的起振风速(17.9 m/s)、涡振锁定风速区间长度(7.13 m/s)和振幅(0.249 m)基本相同。究其原因,在-3°风攻角时,由于盖板处于迎风侧,并与来流具有一定垂度,使得盖板的导流作用大大降低,相当于盖板没有发挥作用。
(4)相同断面不同攻角涡振性能的比较。由图7~9可知,在小阻尼比桥面无车状态下,-3°为最不利风攻角,此时振幅最大,起振风速最低;0°风攻角次之;+3°为最有利风攻角,相应的起振风速最大,涡振锁定风速区间长度最短,振幅最小,这与定性分析阶段试验中桥面无车状态的试验结论一致。而在小阻尼比桥面有车状态下,列车气动外形对桥梁涡振性能的影响表现在:-3°为最有利攻角,此时锁定区间长度最短,起振风速最大;+3°攻角次之;0°攻角为最不利攻角,此时起振风速最低,锁定区间最大。此外还可以看出,列车盖板会影响涡振振幅、起振风速及涡振锁定风速区间长度,但对涡振的结束风速几乎没有影响。
图9 -3°风攻角竖向位移均方根值-风速曲线
综上所述,+3°和0°风攻角时,主梁断面具有良好的涡振稳定性,虽然列车气动外形对其具有不利影响,但影响有限,因此阻尼比为0.5%时没有出现涡振现象;-3°风攻角时,列车气动外形对主梁涡振性能影响较大,大于主梁断面本身较差的抗涡性能,但阻尼比增为0.5%后避免了涡激振动的发生。故车桥系统断面的涡振稳定性由主梁断面本身具有的涡振稳定性与列车气动外形对主梁涡振性能的影响共同决定。
4 结语
通过对某在建大跨铁路斜拉桥节段模型车桥系统在不同运营状态及风攻角下的涡激振动风洞试验,得出以下结论:
(1)桥面无车状态时,主梁在-3°风攻角下发生了明显的涡激振动,而主梁断面在+3°和0°风攻角下具有良好的涡振稳定性。
(2)在-3°风攻角时,列车对车桥系统的涡振稳定性有利,而0°和+3°风攻角为不利风攻角。
(3)车桥系统断面的抗涡稳定性由主梁断面本身具有的涡振稳定性与列车气动外形对主梁涡振性能的影响共同决定。在实际工程中,针对钝体效应明显的主梁断面,钝体断面的列车对车桥系统涡激振动稳定性的影响是不可忽视的。
(4)相比列车空载无盖板状态,列车满载有盖板状态在断面上虽只有极微小的变化,但对涡振性能影响显著:盖板的作用效果类似导流板,风攻角为+3°时,盖板导流效果最为显著;风攻角为-3°时,导流效果最差,几乎没有发挥作用。
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文章来源:《采矿与安全工程学报》 网址: http://www.ckyaqgcxb.cn/qikandaodu/2021/0205/459.html