Page 233 - 《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 833

4 节段模型风洞试验结果

4. 1 桥位风场特性与涡振允许幅值

依据《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T 3360⁃
01—2018） 可知夷陵长江大桥桥址处地表粗糙度
［32］
宜取为 C 类，大桥基本风速 U 10 = 26.3 m/s。大桥桥
面高度处设计基准风速 U d = 24.0 m/s。风洞试验驰
振检验风速 U crg = 28.9 m/s，风洞试验颤振检验风速
图 7 1∶40 节段模型整体布局图
U crf = 37.9 m/s。大桥换索施工阶段主梁竖向涡振
Fig. 7 1∶40 overall layout diagram of section model
的允许幅值和扭转涡振的允许幅值分别为：
0.04 0.04
= 1.0 × = 0.150 m，
h v < γ v
0.267
f v
4.56 4.56
= 1.0 × = 0.186°，
θ t < γ v
23 × 1.067
Bf t
式中， h v 和 θ t 分别为主梁竖向涡振振幅和扭转涡振
振幅； f v 和 f t 分别为主梁一阶反对称竖弯频率和一阶
反对称扭转频率； γ v 为涡振分项系数，当采用风洞试
图 8 1∶40 比例节段模型细部构造图
验的方法时取为 1.0。需要说明的是，实桥最大涡振
Fig. 8 Details of the 1∶40 section model
振幅与节段模型竖向涡振振幅之间存在振型修正系
3. 2 试验工况 数，本文从工程案例的角度考虑，各阶模态的振型修
正系数都按 Scanlan 非线性涡激力模型和简谐波振
试验首先分别对主梁原始断面和换索施工期加
型计算，统一取为 2/ 3 。
设围挡断面分别在-3°、0°和+3°风攻角下进行常遇
风速涡振风洞试验，随后选取各断面在相应最不利 4. 2 施工期围挡对主梁涡振性能的影响
风攻角（原始断面最不利风攻角为+3°，换索施工期
由于大振幅下主梁的实际阻尼比未知，本研究
加设围挡断面最不利风攻角为-3°），通过在规范限
首先测试了低阻尼比（即 0.5%）条件下主梁原始断
值内调整结构阻尼比，以同步对比研究不同阻尼比 面涡振性能，图 9 给出了原始断面分别在−3°、0°和
对两种断面形式下主梁涡振性能的影响。最后，对 +3°风攻角下竖向与扭转涡振位移响应幅值随风速

主梁换索施工期加设围挡断面分别在-3°、0°和+3° 的变化关系。在低阻尼比（ξ v ， ξ t =0.5%）情况下，主
风攻角下进行低阻尼比高风速驰振、颤振风洞试验， 梁在 3 个风攻角下均发生了明显的涡振，其中最大
分析施工期围挡对主梁驰振、颤振性能的影响。风 扭转涡振振幅均超过了规范限值。主梁在+3°风攻
洞试验工况如表 4 所示。 角下相比于其他两个风攻角出现了第二个竖向涡振
风速区间，该风速锁定在 13 ~18 m/s，最大振幅达
表 4 风洞试验工况汇总 到 181 mm，略微超过规范允许值，且扭转涡振振幅
Fig. 4 Summary of wind tunnel test conditions
也相比其他两个风攻角较大，最大振幅达到 0.33°，
风攻角/ 竖弯阻尼 扭转阻尼
主梁断面 备注 实桥原始断面下涡振最不利风攻角为+3°。
( º) 比 ξ v /% 比 ξ t /%
随后在同阻尼比情况下对主梁换索施工期围挡
+3 0.5~1.5 0.5~1.5
断面的涡振性能进行了测试，涡振响应如图 10 所示，
原始断面 0 0.5 0.5
可以发现主梁加设围挡后整体最大竖向和扭转涡振
−3 0.5 0.5
涡振试验 振幅均相比于原始断面有一定提升，竖向和扭转涡
+3 0.5 0.5
换索施工期 振风速锁定区间均有所延长。其中在−3°风攻角下
0 0.5 0.5
加设围挡断面
−3 0.5~2 0.5~2 涡振响应最为明显，涡振风速锁定区间最宽，因此
+3 0.5 0.5 − 3°风攻角为该断面形式下的最不利风攻角。在
换索施工期 驰振、颤振
0 0.5 0.5 −3°最不利风攻角下，主梁竖向涡振风速锁定在 7~
加设围挡断面 试验
−3 0.5 0.5 14 m/s，最大竖向涡振振幅为 206 mm，较原始断面时