基于风洞试验的变截面圆灯柱涡激振动与影响因素研究

作者：周旭辉; 韩艳^*; 颜虎斌; 丁少凌; 王磊

来源：中国公路学报, 2021, 34(06): 48-56.

DOI：10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.06.006

• 桥梁工程
• 变截面圆灯柱
• 风洞试验
• 气弹模型
• 涡激振动
• 多模态
• 焊缝影响
• 螺旋线

为了研究某实桥变截面圆灯柱发生的风致二阶振动现象,采用多段薄壁空心铝管焊接并覆盖泡沫管和柔性PVC薄膜的方法,设计制作了满足相似比要求的变截面灯柱气弹模型,解决了低质量比、低阻尼比变截面细长结构风洞试验不便模拟的问题。通过风洞试验,采用非接触式视频测量位移系统和眼镜蛇探针测试了不同风速下灯柱位移响应和尾流风速,重现了灯柱的二阶振动现象,通过分析确定其为涡激振动;采用傅里叶变换和小波分析研究了变截面灯柱的涡脱频率和涡激振动时频特性;开展了不同焊缝位置对灯柱涡激振动影响研究,分析了3种不同螺旋线布置方式对灯柱涡激振动的抑制效果。研究结果表明:灯柱在涡激振动锁定区内发生单一模态的涡激振动,运动轨迹为清晰的椭圆形,而在锁定区外发生多模态振动;变截面灯柱中部存在一定长度的控制区域,当中部控制区域涡脱频率接近结构固有频率时即发生涡激振动锁定现象,当中部控制区域脱离锁定频率,此时圆柱的涡激振动响应迅速降低;灯柱涡激振动响应受焊缝的位置影响显著,不同的焊缝位置可能抑制或者增强涡激振动;8 cm螺距双螺旋线能够有效控制灯柱模型涡激振动响应。

• 单位
  长沙理工大学; 中交第二公路勘察设计研究院有限公司; 土木工程学院