Page 232 - 《振动工程学报》2026年第3期

832 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

学 HD⁃2 风洞第一试验段中进行，该风洞为闭口回 以有限的试验风速换算得出较高的实桥驰振、颤振
流 式 边 界 层 风 洞 ，第 一 试 验 段 长 17 m、宽 3 m、高 临界风速。
2.5 m，试验段中风速可实现 0~58 m/s 风速自由连 此外《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T 3360⁃
［32］
续调节，其中当来流风速超过 2 m/s 时，高速试验段 01—2018） 第 6.6.1 条 建 议 以 主 梁 振 动 为 主 的 阻
中均匀流场湍流度小于 0.5%。 尼 比 取 为 2%，但 由 实 测 结 果 可 以 发 现 ，在 微 小 振
节段模型风洞试验采用二元刚体节段模型，通 幅下混凝土桥的阻尼比却低至 0.5%，远低于规范
过 8 根等刚度拉伸弹簧悬挂于铝型材框架上以模拟 建 议 值 。 而 日 本《 公 路 桥 梁 抗 风 设 计 手 册
桥梁竖向和扭转两个自由度。根据实桥主梁断面尺 （2007）》 中 建 议 非 桁 架 主 梁 斜 拉 桥 阻 尼 比 取 为
［33］
寸和风洞试验段尺寸条件，所选取节段模型的几何 0.32%；英国《欧洲规范 1：结构作用——第 1⁃4 部分：
［34］
缩尺比为 λ L =1∶40。在进行测振试验节段模型设计 一般作用——风荷载》（BS EN 1991⁃1⁃4：2005） 中
时，考虑到尽量减少节段模型端部三维流动的影响， 建议以缆索承重为主的混凝土桥（预应力无裂缝）
在 该 缩 尺 比 下 模 型 宽 B=0.575 m，模 型 高 H= 主 梁 阻 尼 比 取 为 0.48%，均 远 低 于 国 内 抗 风 规 范
0.075 m，模 型 的 总 长 度 L=1.8 m，模 型 的 长 宽 比 建 议 值 ，在 国 内《公 路 桥 梁 抗 风 设 计 规 范》（JTG/
L/B≈3.13，模型整体满足弹簧悬挂节段模型风洞试 T 3360⁃01—2018） ［32］ 中 第 6.6.3 条 亦 建 议 混 凝 土
验的要求。 桥 结 构 阻 尼 比 应 取 为 1%。 综 合 以 上 各 国 规 范 ，
由于该桥扭弯频率比较大（f t /f h≈3.99），本次试 本 次 风 洞 试 验 中 保 守 地 将 0.5% 阻 尼 比 作 为 参 考
验采用两套弹簧悬挂系统（其他条件不变）分别开展 阻 尼 比 ，并 在 风 洞 试 验 中 使 阻 尼 比 在 0.5%~
常遇风速涡振试验和高风速驰振、颤振试验：对于涡 2.0% 范 围 内 变 化 ，以 研 究 阻 尼 比 对 主 梁 加 设 围

振风洞试验采用较小的 1∶2.5 风速比，尽可能减小 挡 前 后 涡 振 性 能 的 影 响 ，具 体 方 法 是 通 过 在 弹 簧
风洞低风速区间内（0~2 m/s）较高湍流度的干扰， 上 缠 绕 电 工 胶 带 调 整 弹 簧 悬 挂 系 统 的 结 构 阻 尼
同时可以获得较为精细的涡振响应结果；对于驰振、 比 ，以 进 一 步 研 究 阻 尼 比 对 抗 风 性 能 的 影 响 。 具
颤振风洞试验采用 1∶5 的风速比，以在风洞试验中 体试验参数如表 3 所示。

表 3 换索施工阶段主梁 1∶40 节段模型设计参数
Tab. 3 Experimental parameters of 1∶40 section model of bridge girder during cable replacement construction
参数名称 有限元模拟 现场实测 相似比（模型值/实桥值） 节段模型
主梁长度 L/ m − − 1/40 1.800
主梁宽度 B/ m 23.0 23.0 1/40 0.575
主梁高度 H/ m 3.0 3.0 1/40 0.075
围挡高度 h/ m 2.5 2.5 1/40 0.0625
‒1
单位长度等效质量 m eq /(kg·m ) 42619.4 − 1/40 2 26.640
2
‒1
单位长度等效质量矩 J meq /(kg∙m·m ) 1306860.0 − 1/40 4 0.511
16∶1(涡振试验) 4.274
一阶竖弯频率 f h1 /Hz 0.267 0.263
8∶1（驰振、颤振试验） 2.137
16∶1(涡振试验) 17.079
一阶扭转频率 f t1 /Hz 1.067 1.034
8∶1（驰振、颤振试验） 8.539
− 0.1%~0.4% − 0.5%~2%
一阶竖弯阻尼比 ξ v
− 0.2%~0.4% − 0.5%~2%
一阶扭转阻尼比 ξ t
刚体节段模型主要由不锈钢芯梁和 ABS 板加工 进行设计和加工。为了减弱模型端部流场的三维效
而成，模型加工保证了几何外形的相似性。模型内 应，在模型两侧安装了两个 2 mm 厚的木制端板。换
部穿插一根闭口式矩形截面不锈钢芯梁，以保证模 索施工期围挡模型同样采用 ABS 板制作，并置于对
型整体的抗弯刚度和抗扭刚度。混凝土外衣和桥面 应实桥施工摆放位置处。试验采用激光位移传感器
附属设施等均由 ABS 板制作。此外，桥面系防撞护 对模型振动进行位移测量，并通过东华数据采集仪
栏及人行道栏杆均采用 ABS 板和优质木材制作，并 5922D 进行数据采集，采样频率为 1000 Hz，试验在
由电脑雕刻而成，以模型和实桥透风率等效为原则 均匀流场中进行。主梁节段模型如图 7 和 8 所示。