Page 213 - 《振动工程学报》2026年第3期
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第 3 期               王佳盈，等： 隔涡板对分体箱梁竖向涡振性能的影响及其作用机理研究                                       813

              频繁的涡激振动容易降低构件的疲劳寿命，从而影                            的影响，分析了最大振幅与开孔率的关系，以及同一
              响整体桥梁的安全性。因此，分体箱梁的涡激振动                            雷诺数下开孔率与抑振效果的关系，并根据表面压
              及其成因成为了桥梁建设过程中一个重要的研究                             力特性探究了隔涡板对断面涡激振动的作用机制。
              领域  ［3⁃4］ 。                                       此外，通过 1∶30 节段模型测振试验，比对了雷诺数
                  国内外的学者针对分体箱梁的涡振成因及其控                          对不同开孔率隔涡板抑振效果的影响差异。
              制措施相继提出了致振原因及抑振方法                   ［5⁃6］ 。其中，
              杨詠昕等    ［7⁃8］ 研究了不同开槽率对断面风振性能的                    1 分体箱梁风洞试验
              影响，研究过程中发现闭口式箱梁较分体箱梁具有
              更好的涡振性能，开槽率显著影响断面的涡振幅值                            1. 1 风洞试验简介
                                           ［9］
              及其颤振性能。此外，杨詠昕等 在后续的研究中
                                                                     本文以分体双箱梁作为研究对象， 通过同步测
              利用粒子图像测速（PIV）技术验证了中央开槽是导
                                                                振、测压试验深入研究隔涡板对断面涡激振动的影
              致涡激振动的原因，该结论与欧阳克俭等                   ［10］ 基于风
                                                                响。1∶70 节段模型试验于长安大学 CA⁃01 大气边
              洞测振试验得出的结论相同。程怡等                 ［11］ 采用数值仿
              真发现，中央稳定板的引入改变了槽中旋涡的运动                            界 层 风 洞 中 进 行 ，试 验 段 尺 寸 为 15 m（长）×3 m
              方式及下游断面上下表面的压强，进而影响断面的                            （宽）×2.5 m（高）； 1∶30 节段模型试验于长安大学
              涡振幅值。LAROSE 等         ［12］ 在对昂船洲大桥的研究             CA⁃03 大气边界层风洞中进行，试验段尺寸为 16 m
                                                                （长）×15.2 m（宽）×2.0 m（高）。模型采用铝合金
              中发现，开槽中旋涡与断面涡振密切相关。KWOK
              等 ［13］ 通过测压试验发现槽间距显著影响桥面的压力                       框架用以提供断面整体刚度，框架外采用 1 mm 木
              分布及旋涡数量。LAIMA 等           ［14］ 在研究中发现分体           板进行外衣的模拟以保证气动外形。为了研究断面
              箱梁发生涡激振动的初期，其尾流存在规则的旋涡，                           周边压力分布特性，针对几何缩尺比 1∶70 的模型，
              但当涡振幅值增大时，其槽间旋涡相互作用的程度                            在跨中位置共布设了 78 个测压孔，对中央开槽附近
              会增强。已有研究表明，分体箱梁的中央开槽是产                            的 测 压 孔 进 行 了 适 当 的 加 密 ，测 压 管 道 的 内 径 为
              生涡激振动的重要因素，合理地抑制旋涡在槽间的                            1 mm。此外，为了分析断面不同区域在涡激振动中
              相互作用能够有效提升断面的涡振性能。为此，学                            的作用，文中根据断面形状进行了分区，测压孔布设
              者们尝试不同的气动措施用以提升分体箱梁的涡振                            及分区如图 1 所示。对于下游断面，Z1 分区表示上
              性能  ［15⁃16］ 。如，王骑等  ［17］ 研究气动措施对嘉绍大桥              表 面（测 点 1~14），Z2 分 区 表 示 尾 流 斜 腹 板（测 点
              主梁涡激振动的抑制效果，认为合理使用导流板与                            34~39），Z3 分区表示下表面（测点 27~33），Z4 分区
              抑振板能够有效抑制断面振动。何晗欣等                   ［18］ 以港珠     表示槽间斜腹板（测点 19~26），Z5 分区表示槽间竖
              澳江海直达船航道桥主梁为研究对象，利用数值模                            板（测点 15~18）；对于上游断面，Z6 分区表示槽间
              拟与风洞试验发现底板开孔、腹板角度与两侧导流                            竖板（测点 54~57）， Z7 分区表示槽间斜腹板（测点
              板的设置方式显著影响断面的涡激振动。马存明                             58~65），Z8 分区表示下表面（测点 66~72），Z9 分区
              等 ［19］ 采用 1∶70 节段模型测振试验研究了不同气动                    表示尾流斜腹板（测点 73~78），Z10 分区表示上表
              措施对宽幅分体箱梁的涡振性能的影响，研究发现                            面（测点 40~53）。
              隔涡网能够有效降低断面的涡振振幅。童俊豪等                       ［20］
              通过设置不同形式的中央水平隔涡板比对了分体双
              箱梁涡激振动振幅，认为开孔形状对断面涡振影响
              较小，且错位格栅有利于控制断面振幅。王峰等                       ［21］
                                                                           图 1  测压孔布置及分区示意图
              单独针对多孔板进行了研究，发现孔的排列形式与                                    Fig. 1  Layout of pressure taps and zones
              孔径大小对板的风阻系数有较大的影响。尽管关于
              分体箱梁涡激振动的成因与控制措施获得了丰富的                                 试验模型通过 8 根弹簧固定于风洞内支架上，利
              研究成果，但是隔涡板的开孔率和孔径对断面涡激                            用弹簧悬挂系统模拟断面竖向运动，同时，在断面端
              振动的影响规律并不明确。因此，为了使隔涡板更                            部设置椭圆形的二元端板用以降低端部绕流效应。
              好地应用于分体箱梁涡致振动的控制中，孔径和开                            模型的具体参数如表 1和 2所示。试验过程中，设置 3
              孔率的选择及其影响规律仍有待进一步研究。                              个 Panasonic 激光位移计用于监测与采集模型运动的
                  本文以分体双箱梁作为研究对象，基于 1∶70 节                      信号，其放置于吊臂反光板上方。在小比例试验中，
              段模型测振、测压试验研究了 6 种不同开孔率及 2 种                       位移计与吊臂中心的水平距离为 60 cm；在大比例试
              开孔尺寸隔涡板对断面涡激振动与其压力特性分布                            验中，位移计与吊臂中心的水平距离为 100 cm，其采
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