CN104233945A - 一种用于缆索承重桥风致振动控制的主梁风嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于缆索承重桥风致振动控制的主梁风嘴，本主梁风嘴的横截面沿主梁展向是周期变化的，主梁风嘴在主梁展向变化的最优波长根据桥梁的具体情况、当地的地形和风特性，并通过风洞试验来确定；主梁风嘴与主梁节段固定连接。本发明风嘴破坏漩涡脱落沿主梁展向的相关性，可抑制或减小涡激振动，降低作用在主梁上的静力风荷载。本发明制作使用方便，能提高缆索承重桥主梁的制作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于缆索承重桥风致振动控制的主梁风嘴。
背景技术
缆索承重桥以其突出的跨越能力以及优美的结构外形在现代桥梁结构中占有重要地位。随着现代结构理论、高强材料、计算能力和施工技术的进步，缆索承重桥的跨径大幅度增长。
对于大跨度缆索承重桥，由于其质量轻、柔度大和阻尼低，是一种风敏感结构。对于主梁而言，当气流绕过非流线型主梁截面时，会产生流体分离和漩涡脱落，从而对桥梁主梁产生复杂的空气动力学作用力。在风荷载作用下，缆索承重桥的主梁会发生颤振、抖振和涡激振动。其中，颤振是一种破坏性的纯扭转或弯曲和扭转耦合的发散性自激振动，当其达到临界风速时，振动的主梁通过气流的反作用不断吸收能量克服结构自身阻尼、导致振幅逐步增大直至结构破坏。1940年，建成才四个月、跨度为853m的美国塔科马（Tacoma）悬索桥在不到20m/s的8级风作用下发生强烈的颤振，并导致了主梁的断裂倒塌。抖振则是指主梁在自然风脉动成分作用下的有限振幅随机强迫振动。而涡振是在较低风速区域发生的有限振幅运动，当风流过钝体截面的桥梁结构构件，会发生流动分离与再附形成漩涡的脱落，产生交替变化的涡激力，当漩涡脱落频率接近或等于结构的某阶自振频率时，激发出结构的涡激振动。
为了避免或减小缆索承重桥主梁的风致振动，特别是发散性的颤振，主梁常采用气动控制措施来抑制或减小风致振动。气动控制措施即通过改变主梁截面外形或施加附属物，来改善绕过断面的气流形态，以减少作用在桥梁上的空气作用力。由于这种方法对结构改变小、经济代价较低、易于实现，所以在实际工程中得到了广泛的应用。工程实践表明，现有主梁的气动控制措施对主梁的颤振有很好地控制效果。
但随着缆索承重桥跨度的不断增大，主梁刚度不断降低，从而导致主梁涡激振动频繁发生。涡激振动虽然是一种有限振幅的风致振动，不会导致主梁的毁灭性破坏，但由于涡激振动的发生风速低、发生频率高，因而会影响行车安全和造成结构疲劳。因而需要采取控制措施来避免涡激振动的发生，降低涡激振动发生的振幅。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用于缆索承重桥风致振动控制的主梁风嘴，这种是一种新的气动减振措施，能破坏风荷载沿着主梁展向（主梁轴线方向）的相关性，提高桥梁的气动稳定性，抑制和减小主梁的风致振动，提高缆索承重桥的安全性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于缆索承重桥风致振动控制的主梁风嘴，本主梁风嘴的横截面沿主梁展向是周期变化的，主梁风嘴在主梁展向变化的最优波长根据桥梁的具体情况、当地的地形和风特性，并通过风洞试验来确定；主梁风嘴与主梁节段固定连接。
所述主梁风嘴的横截面沿主梁展向是变化为波浪形或折线形的周期变化。所述主梁风嘴为薄壁箱型结构，横截面呈锐角三角形，顶角的角度为30°～80°；主梁风嘴的材质为钢、混凝土或其他与主梁类似的材料。
与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的进步：
本发明风嘴破坏漩涡脱落沿主梁展向的相关性，可抑制或减小涡激振动，降低作用在主梁上的静力风荷载。本发明制作使用方便，能提高缆索承重桥主梁的制作效率。
附图说明
图1为应用本发明风嘴的主梁结构示意图。
图2为实施例1中图1中B部应用本发明风嘴示意图。
图3为实施例1中图1中B部应用本发明风嘴示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
一种用于缆索承重桥风致振动控制的主梁风嘴，本主梁风嘴的横截面沿主梁展向是周期变化的，主梁风嘴在主梁展向变化的最优波长根据桥梁的具体情况、当地的地形和风特性，并通过风洞试验来确定。
如图1所示，主梁风嘴2与主梁1节段通过焊接连接。
如图2和图3所示，所述主梁风嘴的横截面沿主梁展向是变化为波浪形或折线形的周期变化。所述主梁风嘴为薄壁箱型结构，横截面呈锐角三角形，顶角的角度为30°～80°；主梁风嘴的材质为钢、混凝土或其他与主梁类似的材料。
Claims (3)
1.一种用于缆索承重桥风致振动控制的主梁风嘴，其特征在于，本主梁风嘴的横截面沿主梁展向是周期变化的，主梁风嘴在主梁展向变化的最优波长根据桥梁的具体情况、当地的地形和风特性，并通过风洞试验来确定；主梁风嘴与主梁节段固定连接。
2.根据权利要求1所述的用于缆索承重桥风致振动控制的主梁风嘴，其特征在于，所述主梁风嘴的横截面沿主梁展向是变化为波浪形或折线形的周期变化。
3.根据权利要求1所述的用于缆索承重桥风致振动控制的主梁风嘴，其特征在于，所述主梁风嘴为薄壁箱型结构，横截面呈锐角三角形，顶角的角度为30°～80°；主梁风嘴的材质为钢、混凝土或其他与主梁类似的材料。
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