Page 229 - 《振动工程学报》2026年第3期

第 3 期 王旭龙，等： 大跨度斜拉桥换索施工期临时围挡对主梁抗风性能影响研究 829

main girder. After adding the temporary safety barriers， the main girder still has good aeroelastic stability， and the critical wind
speeds of both galloping and flutter are much higher than the corresponding checking wind speeds.
Keywords: cable-stayed bridge；wind tunnel test；vortex-induced vibration；replacing cable；temporary safety barrier

为保障斜拉桥运营安全，需定期做好其重要承 一 ［15］ 。 研 究 表 明 ，桥 梁 结 构 阻 尼 比 对 涡 振 ［16］ 、驰
［1］
重构件斜拉索的检测和更换工作 。而在换索期间 振 ［17］ 、颤振 ［18］ 等风致振动现象均有较显著的影响 ［19］ ，
为保障施工安全，常在桥面上设置临时性围挡，然而 华旭刚等 ［20］ 提出采用一种单一电涡流阻尼器的半主
这会在一定程度上改变主梁的气动外形，从而可能 动控制方法来抑制多阶模态涡振，随后以西堠门大
引发主梁产生一系列风致振动问题 。国内外因为 桥主缆架设施工为背景，发现通过提高主缆阻尼比
［2］
施工期间设置临时性围挡导致主梁发生风致振动的 可 有 效 增 大 主 缆 驰 振 的 临 界 风 速 ［21］ ，之 后 对 某 座
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事故不在少数，如广东省虎门大桥 在对吊索进行 钢⁃混叠合梁悬索桥颤振性能分析发现，随着阻尼比
检修期间，在桥面两侧的护栏处摆放了“水马”，引发 的增加，颤振临界风速也显著增加，同时扭转振幅随
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主梁大幅涡振；韩国李舜臣大桥 在护栏刷漆维护 风速增大的速率也有所减小 ［22］ 。目前工程中主要基
期间因封闭透风护栏带引发了大幅涡振。此外，桥 于环境激励和人工激励两种方法来识别桥梁结构的
梁经多年运营及受换索施工的影响，其动力特性可 阻尼比 ［15］ 。环境激励法无需特定的激励源，仅需在环
［3］
能发生潜在变化 ，进而影响其抗风性能。因此，有 境风荷载、人行荷载以及行车荷载作用下即可对桥梁
必要对换索施工期间增设临时施工围挡的桥梁抗风 结 构 的 动 力 特 性 进 行 采 集 分 析 。 MAGALHÃES
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性能进行研究，以保障其施工安全 。 等 ［23］ 基于 环 境 激 励 法 对 某 座 斜 拉 桥 进 行 阻 尼 比 实
局部构造对桥梁主梁的抗风性影响较大，而风 测，分别采用峰值拾取法、频域分解法、协方差驱动
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洞试验是研究其影响的主要手段。董锐等 通过风 的随机子空间法和数据驱动的随机子空间法进行阻
洞试验对 3 种 Π 形断面的抗风措施研究发现，导流 尼比识别，并比较了这四种识别方法的运用效能，发
板的构造形式对主梁的涡振和颤振性能均有不同影 现除模态频率和振型外，阻尼比的识别结果随识别
［7］
响。XU 等 通过风洞试验发现在流线型箱梁桥面 方 法 的 改 变 而 变 化 较 大 。 VIVIESCAS JAIMES
以上设置抑流板可以在顶部生成湍流，对扭转涡脱 等 ［24］ 基于环境激励法，通过对比峰值拾取法、频域分

进行有效削弱甚至破坏，从而抑制扭转涡振。IR⁃ 解法、增强频域分解法和随机子空间法在桥梁结构
［8］
WIN 通过风洞试验发现在 Π 形断面两侧设置挡风 阻尼比识别的精度，进一步验证了阻尼比识别结果
板时，主梁的涡振和颤振性能均发生较大转变。李 对识别方法具有较强的依赖性。人工激励法则采用
永乐等 对带有风屏障的桁架桥抗风性能进行了风 相应的激振设备对桥梁结构输入一定的激励能量，
［9］
洞试验综合研究，表明设置风屏障对桁架梁的颤振 引发桥梁结构发生较大振幅的振动，并对桥梁结构
性能不利，但一定程度上可以抑制其涡振的产生。 的动力响应进行采集分析。目前人工激励的方式较
李春光等 ［10］ 在风洞试验中发现桥面以上检修道栏杆 多，CAO 等 ［25］ 在鹦鹉洲大桥上利用跳车试验评估并
基石会使闭口箱梁的涡振性能恶化，将栏杆基石向 优化了置于该桥阻尼器的设计参数；温青等 ［26］ 利用
桥面外缘移动并降低基石高度可有效抑制涡振。龙 稳态简谐激励对某座人行桥进行激振，并采用基于
俊贤等 ［11］ 对 Π 形断面主梁进行风洞试验，发现防抛 频响函数的模态识别方法对该桥的模态参数进行了
网、防撞墙等高防护结构会恶化主梁的涡振性能；而 精准识别。尽管人工激励法的识别精度较高，但环
李前名等 ［12］ 的风洞试验研究则表明适当调整防抛网 境激励法得益于其经济性较高、实施难度较低的优
的 透 风 率 可 有 效 改 善 Π 形 断 面 主 梁 的 涡 振 性 能 。 点，仍是目前应用较为广泛的方法。
KOZMAR 等 ［13］ 在风洞试验中结合粒子图像测速技 国内外学者也对实桥开展了一系列动力特性实
术研究了不同风攻角下风经过风屏障后的流场特 测研究。LI 等 ［27］ 对中国 114 座公路桥梁进行了振动
性，发现攻角的增大会加剧风屏障后的漩涡脱落，从 频率和阻尼比实测，并对 4 座桥梁开展了基于环境
而恶化主梁的涡振性能。然而，在实际工程中，相关 激励法的动力特性实测，结果表明桥梁结构的阻尼
人员很少关注临时施工围挡对桥梁抗风性能的影 比会随着使用年限的不断增加先逐渐降低后趋于稳
响，这可能为桥梁检修期间发生大幅风致振动埋下 定 ，而 频 率 基 本 不 发 生 改 变 。 郭 震 山 等 ［28］ 对 国 内
隐患 ［14］ 。 7 座斜拉桥的动力特性实测值进行研究，发现所有
阻尼比是影响主梁风致振动性能的重要参数之 的模态阻尼比实测值均介于 0.5%~3%，且斜拉桥