CN212895874U - 一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴结构，所述风嘴结构位于主梁外侧，所述风嘴结构包括上斜板和下斜板，所述上斜板与下斜板均为薄壁钢箱，所述上斜板、下斜板与主梁外侧围成一个空腔结构，所述空腔结构的横截面呈双凹翼型。本实用新型涉及的风嘴结构呈机翼形，结构表面保持层流边界层，机翼形风嘴使气流分离点提前，层流附面层加长，紊流附面层减短，导致栏杆后方桥面板区域气流速度场分布均匀，原有的连续脱落的分离涡消失，因而抑制了涡振的发生，提高行车安全性和舒适性，延长了桥梁的使用寿命。本实用新型结构简单，易于施工，适用于批量生产。

Description

一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴。

背景技术

当气流流经钝体桥梁断面时，周期性交替脱落的旋涡会引起桥梁的涡激振动现象。涡振具有限幅振动和自激振动的双重性质，虽不具有很强的破坏性质，但由于钝体桥梁断面的气动性能差，其发生风速较低，会造成结构疲劳，影响桥梁的运营安全并严重影响行车的舒适性。采用气动措施抑制涡振是一个很有效且代价较低的选择，且能从本质上减弱涡激作用。

如中国专利CN206376177U公开了一种用于分离式双箱梁桥梁涡振控制的风嘴结构，所述风嘴结构的横截面主要由一个梯形和一个三角形组成，梯形下底与桥梁主梁连接，梯形上底与三角形的最短边连接，所述三角形为直角三角形，直角三角形的斜边位于长直角边的下方，所述风嘴结构由薄壁钢箱构成，所述薄壁钢箱的壁厚为10～15mm。该专利可显著减少桥梁涡激共振振幅，提高桥梁结构的安全性，且结构简单，易于施工，但该专利的横截面为多边形，气流不易分离，只能在一定程度上减轻桥梁的涡激作用。

因此，如何采用气动措施抑制涡振，从本质上减弱涡激作用，提高行车安全性和舒适性是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为克服现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种可以有效削弱甚至消除桥梁涡振振幅，能够为行车安全性和舒适性提供保障的用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴，其技术方案如下：

一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴，所述风嘴结构位于主梁外侧，所述风嘴结构包括上斜板和下斜板，所述上斜板、下斜板与主梁外侧围成一个空腔结构，所述空腔结构的横截面呈双凹翼型。

优选地，所述上斜板与下斜板均为薄壁钢箱，所述薄壁钢箱的竖直面与主梁的侧面通过焊接或栓接连接。

优选地，所述风嘴结构的横截面呈双凸翼型，所述上斜板拱起，呈弧形，所述上斜板的弧形的弯曲程度较大，所述下斜板呈弧形，所述下斜板的弧形的弯曲程度较小，弧形较平，呈鱼腹形，前缘半径较小。

优选地，所述风嘴结构的高度为主梁高度的

宽度为主梁宽度的

优选地，所述风嘴结构的壁厚为4-8mm。

本实用新型所获得的有益技术效果：

(1)本实用新型涉及的风嘴结构呈机翼形，结构表面保持层流边界层，机翼形风嘴使气流分离点提前，层流附面层加长，紊流附面层减短，导致栏杆后方桥面板区域气流速度场分布均匀，原有的连续脱落的分离涡消失，因而抑制了涡振的发生。

(2)本实用新型涉及的风嘴结构可显著减弱涡激作用，提高行车安全性和舒适性，延长了桥梁的使用寿命。

(3)本实用新型涉及的风嘴结构结构简单，易于施工，适用于批量生产。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴的结构示意图；

图2是图1中A部分放大的示意图；

图3是图1中A部分放大的三维示意图；

图4为现有箱梁断面绕流流场形态试验图。

图5为安装实施例1的箱梁断面绕流流场形态试验图。

在以上附图中：1、上斜板；2、下斜板；3、主梁外侧；4、空腔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清除和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

此外，本申请可以在不同实施例中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

实施例1

本实施例介绍了本实用新型的主体结构。

附图1展示了本实施例一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴的结构示意图。所述风嘴结构位于主梁外侧3，所述风嘴结构包括上斜板1和下斜板2，所述上斜板1、下斜板2与主梁外侧3围成一个空腔4结构，所述空腔4结构的横截面呈双凹翼型。

进一步的，所述上斜板1与下斜板2均为薄壁钢箱，所述薄壁钢箱的竖直面与主梁外侧3通过焊接或栓接连接。

进一步的，如附图2所示，其展示了附图1中A部分放大的示意图，附图3展示了附图1中A部分放大的三维示意图，所述风嘴结构的横截面呈双凸翼型，所述上斜板1拱起，呈弧形，所述上斜板1的弧形的弯曲程度较大，所述下斜板2呈弧形，所述下斜板2的弧形的弯曲程度较小，弧形较平，呈鱼腹形，前缘半径较小。

进一步的，所述风嘴结构的高度为主梁高度的

宽度为主梁宽度的

进一步的，所述风嘴结构的壁厚为4-8mm。

本实施例涉及的风嘴结构结构简单，易于施工，适用于批量生产。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上进行的，与实施例1相同之处不予赘述。

本实施例介绍了桥梁的主梁节段模型的涡振试验结果。

如图4所示，其展示了现有箱梁断面绕流流场形态试验图。现有断面的CFD数值模拟结果显示：气流遭到栏杆与路缘石等钝体的干扰，紊流强度极大，在其后方的桥面板区域气流速度场分布极度不均匀，表明这些区域是涡量的密集区，存在连续的旋涡脱落现象。

如附图5所示，其展现了安装实施例1的箱梁断面绕流流场形态试验图。安装有本实施例1的断面的CFD数值模拟结果显示：主梁外侧增设机翼形风嘴后，气流分离点提前，层流附面层加长，紊流附面层减短，导致栏杆后方桥面板区域气流速度场分布均匀，原有的连续脱落的分离涡消失，因而抑制了涡振的发生。

节段模型涡振试验结果如下表所示。该试验显示了现有断面与本实施例断面的节段模型涡振试验主要结果，该结果表明现有断面在风攻角为0°、+3°时，均发生了剧烈的竖弯涡振现象，但是增设机翼形风嘴后，竖弯涡振现象消失，机翼形风嘴涡振控制效果非常显著。

试验结论：根据箱梁的主梁节段模型的涡振试验结果，在主梁外侧3设置风嘴结构可以有效降低涡激振动的竖向位移，抑制涡激振动响应的发生。

本实施例所获得的有益技术效果：

(1)本实施例涉及的风嘴结构呈机翼形，结构表面保持层流边界层，机翼形风嘴使气流分离点提前，层流附面层加长，紊流附面层减短，导致栏杆后方桥面板区域气流速度场分布均匀，原有的连续脱落的分离涡消失，因而抑制了涡振的发生。

(2)本实施例涉及的风嘴结构可显著减弱涡激作用，提高行车安全性和舒适性，延长了桥梁的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴，其特征在于，所述风嘴结构位于主梁外侧(3)，所述风嘴结构包括上斜板(1)和下斜板(2)，所述上斜板(1)、下斜板(2)与主梁外侧(3)围成一个空腔(4)结构，所述空腔(4)结构的横截面呈双凹翼型。

2.根据权利要求1所述的一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴，其特征在于：所述上斜板(1)与下斜板(2)均为薄壁钢箱，所述薄壁钢箱的竖直面与主梁的侧面通过焊接或栓接连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴，其特征在于：所述风嘴结构的横截面呈双凸翼型，所述上斜板(1)拱起，呈弧形，所述下斜板(2)呈弧形，弧形较平，呈鱼腹形，所述上斜板(1)的弧形的弯曲程度比所述下斜板(2)的弧形的弯曲程度大。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴，其特征在于：所述风嘴结构的高度为主梁高度的

宽度为主梁宽度的

5.根据权利要求1或2所述的一种用于桥梁涡振控制的机翼形风嘴，其特征在于：所述风嘴结构的壁厚为4-8mm。

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